Sofort weniger Emissionen und oft auch weniger Energiebedarf

Fluorkohlenwasserstoffkältemittel (HFKW) stehen weiterhin unter enger Beobachtung durch Gesetzgeber und Umweltgruppen. Anwender und Hersteller von HFKWs, zu denen auch Mexichem Fluor gehört, halten regionale und globale Verbrauchsobergrenzen und Reduzierungsschritte (Phase-Down) für sinnvoll. Dadurch werden die Emissionen auch in der EU vermindert und das vorausgesagte Anwachsen der weltweiten Emissionen verhindert.

HFKWs waren ein deutlicher Fortschritt

Die gegenwärtige F-Gase-Verordnung hat das Ziel, den direkten Beitrag der HFKW-Kältemittel zur Erderwärmung durch verbesserte Anlagendichtheit zu senken. Maßnahmen wie die Ökodesign-Richtlinie und die Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden richten den Blick auf Energieeffizienz. Vor diesem Hintergrund sollte die Kälte- und Klimatechnik weiterhin die Möglichkeit haben, unter einer breiten Palette von Kältemitteln einschließlich HFKWs das geeignete Produkt auswählen zu können. Durch eine optimale Auswahl lassen sich die Auswirkungen von Kälte- und Klimaanlagen auf die Umwelt weiter vermindern.

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass HFKWs bei ihrer Einführung bereits einen großen Fortschritt bei der Umweltverträglichkeit der gesamten Kälte- und Klimatechnik mit sich brachten. Natürlich war der offensichtliche Vorteil ihre Unschädlichkeit für die Ozonschicht. Vergessen wird aber oft, dass HFKWs deutlich niedrigere Erderwärmungspotenziale (GWP) aufweisen als die FCKWs, die sie ersetzten. Zum Beispiel wurde R 12 mit einem GWP von fast 11000 durch R 134 a mit einem GWP von 1430 ersetzt¹.

Trotzdem haben weitere Verminderungen des direkten Beitrags von Kältemitteln zur Erderwärmung eine hohe Priorität bei der Verbesserung der Umweltverträglichkeit von Kälte- und Klimaanlagen. Um die notwendigen Absenkungen der direkten Emissionen zu erreichen, ist der Einsatz von Kältemitteln mit niedrigeren GWP-Werten erforderlich.

Breite Lösungspalette zu erwarten

Schon heute zeichnet sich eine Reihe von zukünftigen Lösungen ab, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Sie werden sicherlich aus einer Vielzahl von je nach Anwendung unterschiedlichen Optionen bestehen, wie unter anderem den sogenannten natürlichen Kältemitteln Kohlendioxid, Ammoniak und Kohlenwasserstoffen, aber auch der neuen Familie der ungesättigten HFKWs, die allgemein als Hydrofluorolefine (HFO) bezeichnet werden. Weiterhin ist der Einsatz von HFKW-Kältemitteln mit niedrigerem GWP als bisher und von HFKW/HFO-Gemischen zu erwarten, die den bekannten HFKW-Kältemitteln sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen. Diese können bei geringerem CO₂-gewichtetem Kältemitteleinsatz die gleichen oder sogar höhere Kälte- bzw. Heizleistungen über die gesamte Anwendungsbreite bereitstellen. Falls es in Zukunft Verbrauchsobergrenzen und Reduzierungsschritte geben sollte, kann dieser Aspekt sehr wichtig werden.

Alle diese Kältemitteloptionen bieten geringere direkte Erderwärmungspotenzialeals viele der zurzeit eingesetzten Produkte. Ein Wechsel sollte jedoch nicht zu Lasten des Energieverbrauchs erfolgen. Es kann einige Jahre dauern, bis für jede Anwendung die auch unter Sicherheits- und Kostenaspekten am besten geeigneten Kältemittel gefunden sein werden. Nicht zuletzt ist auch die wachsende Verbreitung von Wärmepumpen zu berücksichtigen, die eine starke Verminderung der Gesamtemissionen ermöglichen.

Der Wandel geht weiter, und dabei wird die Überarbeitung der F-Gase-Verordnung sicher neue Impulse geben. Einige Anwender haben sich bereits auf den langen Weg zur Erreichung der Umweltschutzziele ge-macht, die Industrie als Ganzes steht aber vor weiteren Veränderungen.

Alternativen zu R 404 A und R 507

Unabhängig von der endgültigen Version der überarbeiteten F-Gase-Verordnung ist essinnvoll, die Verwendung der Kältemittel R 404 A und R 507 zu hinterfragen. Diese sind in Bezug auf ihre GWP-Werte Ausreißer unter den wichtigsten HFKW-Kältemitteln. In Bild 1 wird der europäi­sche Jahresbedarf an R 404 A dem europäischen Jahresbedarf aller HFKWs gegenübergestellt sowie der Anteil der dem R 404 A entsprechenden CO₂-gewichteten Emissionenmit den CO₂-gewichteten Emissionen aller HFKWs verglichen². Es wird deutlich, dass die dem R 404 A entsprechenden CO₂-ge-wichteten Emissionen doppelt so hoch sind wie sein Anteil an der pro Jahr verkauftenGesamtmenge an HFKW-Kältemitteln. Es ist bekannt, dass R 404 A und R 507 für die meisten Anwendungen in der Gewerbekälte in Bezug auf Umweltverhalten und technische Eigenschaften nicht die beste Wahl sind. Dabei gibt es in KLEA 407 A einen bereits jetzt verfügbaren Austauschstoff mit niedrigerem GWP.

CO₂-Emissionen sofort um 17 Prozent senken

Doch wie geht es weiter? Trotz all der ­laufenden Aktivitäten wäre es vermessen, nach einer schnellen Lösung zu suchen, die alle Probleme mit einem Schlag löst. Vielmehr braucht die Einführung neuer Technologien und Kältemittel Zeit weil sie Kosten verursacht und die praktische Umsetzung erprobt werden muss. In dieser Situation kann die Kälte- und Klimabranche aber kurz- bis mittelfristig durchaus einige Schritte unternehmen, die eine sofortige und deutliche Minderung der Auswirkungen auf die Umwelt bewirken könnten. Ein Ende der Verwendung von Kältemitteln mit hohem GWP wie R 404 A und R 507 ist ein gutes Beispiel dafür. Die Auswirkungen eines Umstiegs von R 404 A auf KLEA 407 A sind in Bild 2 dargestellt. Dabei wird auf Basis der Verkaufszahlen für Europa im Jahr 2010 angenommen, dass 90 Prozent der R 404 A-Verkaufsmengen durch KLEA 407 A ersetzt werden. Allein durch den geringeren GWP-Wert von KLEA 407 A ergäbe sich dadurch eine Senkung der allen HFKWs entsprechenden CO₂-Äquivalente um 17 Prozent.

Eigenschaften des KLEA 407A

Was ist KLEA 407 A? Der Name klingt ­vertraut, weil dieses Kältemittel seit fast 20 Jahren auf dem Markt ist. Es wurde von Mexichem Fluor (damals noch Teil der ICI) ursprünglich als Austauschkälte­mittel für das FCKW-Kältemittel R 502 ­eingeführt. Man kann sagen, dass dieses Kältemittel damals seiner Zeit weit voraus war; wegen des niedrigeren GWP (nur etwa die Hälfte dessen von R 404 A) und der besseren Energieeffizienz. KLEA 407 A ist ein ternäres (aus drei Komponenten bestehendes) Gemisch aus R 32, R 125 sowie R 134 a, und diese Zusammensetzung erzielte schon damals die beste Kombination aus Leistung, Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. Als erstes Kältemittel zeigte das Produkt aber auch das Phänomen des Temperaturgleits auf ein Merkmal jedes zeotropen Gemisches und viele Anwender waren damals noch skeptisch gegenüber dieser Eigenschaft. Folglich bevorzugten sie die ja damals lediglich ein ozonverträgliches R 502 benötigten die Kältemittel R 404 A und R 507. KLEA 407 A trat in den Hintergrund.

Jetzt ist es ein idealer Kandidat, um R 404 A zu ersetzen. Es bietet eine vergleichbare Kälteleistung bei verschiedenen Betriebsbedingungen, jedoch deutlich bessere Kälteleistungszahlen. Dieses wird in Tabelle 1 sowie in Bild 3 und 4 illustriert. Der dort angestellte Vergleich wurde für gleiche Mittelpunktstemperaturen in Verdampfer und Verflüssiger bei 10 K nutzbarer Überhitzung, einer Sauggastemperatur von 20 °C und 5 K Flüssigkeitsunterkühlung berechnet und basiert auf mit Emerson Select 7.6 ermittelten Kompressorleistungsdaten.

Was spricht für das Produkt?

Seit einigen Jahren erlebt KLEA 407 A eine Wiedergeburt als Folge der Zusammenarbeit von Mexichem Fluor mit Supermarktketten in den USA bei der Entwicklung von Austauschoptionen für R 22. Die Eigenschaften von KLEA 407 A sind denen von R 22 sehr ähnlich, schaffen aber einen deutlichen Vorteil durch niedrigere Verdichtungsendtemperaturen und entsprechend geringeren Bedarf an Zusatzkühlung für die Verdichter. KLEA 407 A erzielte einen großen Erfolg beim Austausch von HFCKW 22 in Supermarktanlagen.

In Europa ist die Mehrzahl der Supermärkte wegen der strengeren gesetzlichen Vorgaben bereits R 22-frei, jedoch bleibt KLEA 407 A eine attraktive Option zum Austausch von R 22 in bestehenden Anlagen. Es bietet einen geringeren GWP und eine höhere Effizienz als viele sogenannte Drop-In-Austauschstoffe für R 22.

KLEA 407 A ist ein sofort verfügbares und gut untersuchtes Kältemittel. Beträchtliche Erfahrungen wurden während der erfolgreichen Verwendung in verschiedensten Anwendungen über viele Jahre hinweg gesammelt. Es ist von zahlreichen Anlagenherstellern freigegeben und bei Anwendern im Einsatz.

Mit einer kleinen Änderung lässt sich also ein großer Effekt erzielen. Angesichts der strenger werdenden Gesetzgebung in Europa und des wachsenden Drucks verschiedener Lobbygruppen wird die Hinwendung zu Kältemitteln mit niedrigerem GWP zur Priorität für europäische Supermarktbetreiber. Während sich verschiedene neue Technologien und Kältemittel noch in der Erprobung befinden, kann durch den Einsatz von Kältemitteln mit niedrigerem GWP in bestehenden Anlagen eine große und sofortige Verringerung der Emissionen erzielt werden. Mehrere Supermarktbetreiber bis jetzt hauptsächlich in Großbritannien haben diesen Weg bereits eingeschlagen. Marks & Spencer gab kürzlich bekannt, dass sie in den letzten vier Jahren bereits 387 Läden von R 404 A auf R 407 A umgestellt haben. Dies ergab zusammen mit weiteren Arbeiten eine Reduktion der CO₂-gewichteten Emissionen um 46 Prozent. Mindestens eine weitere große Supermarktkette in Großbritannien gehört ebenfalls zu den frühen Anwendern von KLEA 407 A und hat ein Projekt zum Austausch von R 404 A begonnen. Tatsächlich benutzen mehrere Supermärkte dieser Kette bereits seit mehr als zehn Jahren R 407 A.

Gute Ergebnisse nach der Umstellung

Der Kältemittelwechsel ist ein relativ einfacher Prozess. Gute Kälteanlagenbaupraxis beinhaltet bei dieser Gelegenheit den Austausch einiger Dichtungen, die einzige Anpassung ist jedoch die des Expansionsventils. KLEA 407 A ist mit den in HFKW-Anlagen bereits eingesetzten Schmierstoffen voll verträglich.

Die Ergebnisse der Umstellungen sind bisher überaus gut. Energieeinspa­rungen in der Größenordnung von 8 bis 10 Prozent wurden beobachtet. Jedoch ist dieser Vorteil stark von der jeweiligen Anlage abhängig und kann schwanken. Energieeinsparungen in Verbindung mit einem Kältemittel mit niedrigerem GWP sowie guter Anlagenwartung führten offensichtlich zu deutlichen Verbesserungen der CO₂-Bilanz (Carbon Footprint) von Supermärkten und bei weiteren ­Anwendern.

Was geschieht langfristig?

Neben den Vorteilen eines Austausches von R 404 A untersuchen Supermarktbetreiber eine Vielzahl von sogenannten langfristigen Lösungen. Sicherlich werden CO₂ und Kohlenwasserstoffe in diesen Lösungen wegen ihrer sehr niedrigen GWP-Werte eine Rolle spielen. Die Industrie braucht jedoch Zeit, um ihr Potenzial bei der Anwendung zu nutzen. Es könnte durchaus sein, dass vorhandene HFKWs mit niedrigerem GWP auch eine Rolle in diesen Entwicklungen spielen werden, wie schon jetzt in Hybrid-Kaskadensystemen mit CO₂. Sowohl KLEA 407 A als auch R 134 a werden bereits heute in solchen Anlagen eingesetzt. CO₂ ist jedoch bei höheren Außentemperaturen für bestimmte Anlagentypen weniger geeignet und deshalb werden wir wohl in den verschiedenen Regionen der Welt unterschiedliche Lösungen sehen.

Die Industrie arbeitet bereits an der neuen Familie der HFO und ihrer Gemische, um dem Anlagenbauer weitere Optionen zu bieten. Diese Stoffe könnten in Kaskadenanlagen in Kombination mit CO₂ zum Einsatz kommen. Auch ist es absolut denkbar, dass ein HFO-Gemisch entwickelt werden kann, dessen Leistung der von KLEA 407 A ebenbürtig ist.

Was immer die ferne Zukunft bereithalten mag, die Industrie kann bereits jetzt Maßnahmen ergreifen, die sofortige Verbesserungen der CO₂-Bilanz zur Folge haben. Mexichem Fluor bietet hierzu KLEA 407 A in ganz Europa an, als einen wichtigen Schritt vorwärts auf dem Weg zu Kältemitteln mit niedrigem GWP. -

https://www.kouraglobal.com/

1 GWP aus dem vierten Bericht des IPCC

2 GWP aus dem dritten Bericht des IPCC

R & D Manager, Mexichem Fluor, Runcorn (GB)

Sales Manager, Mexichem Fluor, Runcorn (GB)

Sales Manager, Mexichem Fluor, Frankfurt/M.