Anfang November 2015 wurde in Dubai 1 die Möglichkeit beschlossen, dass international die Voraussetzungen zu schaffen sind, den Verbrauch von HFKWs zukünftig über das Montreal-Protokoll (MP) kontrollieren zu können. In der EU ist die überarbeitete F-Gase-Verordnung seit dem 1. Januar 2015 in Kraft. Als zentrales Instrument wurde ein Quotensystem eingeführt, das (auf CO2-Äquivalenten basiert) einen schrittweisen Phase-Down bei der Vermarktung von F-Gasen vorsieht. Als Eckpunkt für das Quotensystem ist ein 100-Prozent-Basiswert im Jahr 2015, der bis auf 21 Prozent im Jahr 2030 reduziert werden soll (Bild 1).
Problemfelder
Eine Analyse der vermarkteten Mengen zeigt, für welche Kältemittel und Anwendungen am dringendsten eine Lösung bzw. Alternative gefunden werden muss.
Im Jahr 2013 fanden 84 Prozent der CO2-gewichteten Verkäufe von F-Gasen in der EU Anwendungen im Bereich der Kälte-Klima-Wärmepumpen statt (Bild 2). Schlüsselt man in einem zweiten Schritt die verwendeten Kältemittel auf, so wird deutlich, dass R 125, R 134a und R 143a über 90 Prozent der HFC-Emissionen im Jahr 2013 ausgemacht haben (Bild 3). R 143a wird zusammen mit R 125 fast ausschließlich als R 404A bzw. R 507 häufig im Bereich der Gewerbekälte eingesetzt. R 125 findet zusätzlich mit R 32 Verwendung in R 410A- bzw. in R 407-Typen, die als typische Klima-Kältemittel bekannt sind. R 134a wird sowohl im Kälte- als auch im (mobilen) Klimabereich eingesetzt. Ersatzkältemittelbzw. Ersatzstrategien für R 404A / R 507, R 410A / R 407C und R 134a-Anwendungensind daher die Schlüsselkomponenten, um eine erfolgreiche Reduzierung der CO2-gewichteten Emissionen aus der Verwendung von F-Gasen gemäß der F-Gase-Verordnung zu erreichen.
Rahmenbedingungen
Alle Ersatzstrategien verfolgen im Wesentlichen zwei Ziele. Eine frühzeitige Umstellung auf Kältemittel mit niedrigerem GWP als Drop-In oder Retrofit im Rahmen von Service-Umstellungsaktivitäten, wo immer dies möglich ist, und die Verwendung von niedrigstem GWP-Kältemittel mit abweichender Sicherheitsklassifizierung für Umbauten und Neuanlagen. Bestehende Anlagen mit R 404A / R 507, R 410A / R 407C und R 134a sind auf die A1 Klassifizierung ihrer verwendeten Kältemittel ausgelegt. Dies muss bei der Verwendung von Ersatzstoffen berücksichtigt werden. Für R 404A / R 507 sind niedrig GWP-Kältemittelgemische mit A1 Klassifizierung als Drop-In-Ersatz verfügbar. Als R 448A und R 449 beruhen diese teilweise auf R 1234yf und R 1234ze(E). Alternativ bietet Daikin mit dem Kältemittelgemisch D 4072 ein neues Kältemittelgemisch an, das bei vergleichbaren Gemischen das GWP < 1 500 reduziert, jedoch als 407-Mischung mit R 32, R 125 und R1 34a auf teurere HFO-Komponenten verzichtet (Tabelle 1).
Bei Neuanlagen stehen mehr Möglichkeiten zur Verfügung. Abhängig von den lokalen Bedingungen können auch brennbare Ersatzstoffe eingesetzt werden. HFO- Blends mit A2L Klassifizierung ermöglichen kostengünstige Systeme bei gleichbleibend hoher Effizienz. Die GWP-Werte dieser Kältemittel-Blends sind deutlich reduziert, beispielsweise hat das neue R 454A4, welches von Daikin derzeit entwickelt wird, ein GWP < 250.
Für R 134a existiert mit R 1234yf ein Ersatzstoff, der bereits durch seine Verwendung in automobilen Klimaanlagen (MAC) bekannt ist. Für neue Anlagen ist es problemlos einsetzbar, wenn entsprechende Sicherheitsvorkehrungen berücksichtigt werden. Für bestehende Anlagen trifft dies durch die A2L Klassifizierung nur bedingt zu. Für R 134a-typische Anwendungen, z. B. Kühlcontainer oder existierende Anlagen, die ein A1-Kältemittel erfordern, hat Daikin mit D 4Yb5 ein Ersatzkältemittel entwickelt, das diese Sicherheitsanforderungen erfüllt und gleichzeitig mit einem GWP < 600 den CO2-äquivalenten Fußabdruck gegenüber R 134a mehr als halbiert und gleichzeitig hohe Effizienz und Kälteleistungen verspricht.
Im Klimabereich sind für R 410A und R 407C keine Ersatzkältemittel bekannt, die gleiche thermophysikalische Eigenschaften haben – nicht brennen und in den bestehenden Anlagen ohne weitere Änderungen verwendet werden können.
Für Neuanlagen können brennbare Kältemittel mit niedrigerem GWP verwendet werden, wenn dabei entspre-chende Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden. Mit R 32 (als A2L-Kältemittel brennbar eingestuft) steht eine Lösung zur Verfügung, die (mit vertretbarem Aufwand für Sicherheitsmaßnahmen) höchsteffiziente Neuanlagen im Klimabereich ermöglicht. R 32 hat ein GWP von 675, das durch die gleichzeitige Füllmengenreduzierung gegenüber R 410A das GWP pro Anlage“ um mehr als 75 Prozent reduzieren kann.
Zusammenfassung
Die neue F-Gase-Verordnung erfordert eine Reduzierung der GWP-Last verwendeter Kältemittel. Nach CO2-Äquivalenten aufgeschlüsselt sind R 125, R 134a und R 143a zu über 90 Prozent Hauptträger der verbrauchten HFKWs in der EU im Jahr 2013. Der Verbrauch lässt sich kurzfristig durch Ersatzstoffe gleicher Sicherheitsklasse reduzieren.Auch das Quotenziel erreicht man durch die Einführung von A2L-Kältemitteln im geforderten Zeitrahmen. Für den Ersatz mittels A1-Kältemittel für R 404A/R 507 und R 134a bietet Daikin Lösungen an (Tabelle 2). Gleiches gilt für A2L-Alternativen, die im Bereich Neubau/Retrofit unter Berücksichtigung der veränderten Sicherheitsklassifizierung eingesetzt werden können.
Felix Flohr,
Sales and Marketing Manager bei Daikin Chemical Europe, Düsseldorf
Fußnoten
1 27th Meeting of the Parties to the Montreal Protocol Dubai, 1st – 5th November th 2015
2 D 407: Gemisch aus R 32/R 125/R 134a mit 32/15/53 Gewicht %, als R 407H bei ASHRAE angemeldet, A1 Klassifizierung erwartet
3 Simulationsrandbedingung: tc: 40 °C, to: 40 °C, Tsubc: 0 K, Tsuperh: 20 K, Kompressor Effizienz: 70 %
4 R 454A: Gemisch aus R 32/R 1234yf mit 35/65 Gewicht %, als A2L unter ASHRAE 34 klassifiziert.
5 D 4Yb: Anmeldung bei ASHRAE 34 in Bearbeitung, A1 Klassifizierung erwartet
