Da Treibhausgasemissionen zahlreiche Ursachen haben, lässt sich dieses Problem nicht durch Regelungen lösen, die eine bestimmte Gruppe von Produkten oder Technologien betreffen. Vielmehr ist ein mehrschichtiger Ansatz erforderlich, um eine wirksame Reduktion schädlicher Treibhausgasemissionen zu erreichen. Ein naheliegender Ansatz in der Kältetechnik wäre die Konzentration auf die weit verbreiteten Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) durch Reduktion von Leckagen und Ersatz dieser Kältemittel durch Alternativen mit verringertem Treibhauspotenzial (GWP, Global Warming Potential). Über die gesamte Lebensdauer einer Kälteanlage gesehen machen jedoch die indirekten, aus dem Stromverbrauch resultierenden CO2-Emissionen den Großteil der klimaschädlichen Emissionen aus. Daher haben Systemleistung und Energieeffizienz eine weitaus größere Bedeutung als der GWP des Kältemittels selbst.
Es ist nicht überraschend, dass die Umstellung schleppend verläuft, denn es gibt zahlreiche Technologien für die Kälteanforderungen des Einzelhandels, jedoch fehlen vergleichende Informationen zu Leistung und Umwelteinfluss. Derzeit stehen vor allem die folgenden Technologien zur Verfügung:
Asda, eine große britische Handelskette, hat sich intensiv mit der Suche nach der besten Strategie für ihre Kältetechnik beschäftigt. Dabei wurden verschiedene Lösungen genauer untersucht und anhand der im Folgenden aufgeführten Kriterien bewertet. Im Vergleich zum bislang eingesetzten Kältemittel mit einem GWP von weniger als 1500 muss die neue Technologie:
Die detaillierten Erfahrungen von Asda hat Chemours in einem Whitepaper zusammengefasst. Die dort angeführten Kriterien zur Auswahl der Kältetechnologie mit dem besten Verhältnis aus Nachhaltigkeit, Kälteleistung und Kosten lassen sich aber auf andere Einzelhändler übertragen.
Bild: Chemours
Um dem Einzelhandel weitere Anhaltspunkte für die Auswahl der am besten geeigneten Kältetechnologie zu geben, hat Chemours bei dem unabhängigen Beratungsunternehmen Wave Refrigeration eine Studie in Auftrag gegeben, um die einzelnen Technologien anhand unterschiedlicher Standortbedingungen, Anlagendesigns und klimatischer Bedingungen zu vergleichen. Ausführliche Informationen sowie alle Ergebnisse dieser Untersuchung sind in einem separaten Whitepaper von Chemours zusammengefasst.
Die von Wave Refrigeration erstellte Studie hat jede der oben genannten Kältetechnologien auf Basis zweier Ladengrößen bewertet:
Für beide wurde die Anlagenleistung unter moderaten (Leicester, GB) und warmen Klimabedingungen (Sevilla, Spanien) für Vergleichszwecke simuliert.
Für die Analyse über die verschiedenen Technologien und klimatischen Bedingungen hinweg wurden eine Reihe von Annahmen getroffen hinsichtlich Beladung der Kühlregale, Ladenöffnungszeiten (13 Stunden pro Tag), Stromkosten (Sevilla: 0,152 Euro, Leicester: 0,153 Euro) sowie Menge an CO2-Emissionen pro Kilowattstunde (Sevilla: 0,309 kg CO₂e/kWh, Leicester: 0,3072 kg CO₂e/kWh).
Die Studie untersuchte die Kosten (Investitionskosten – CAPEX und Betriebskosten – OPEX), Gesamtemissionen (TCO₂e) für jedes Szenario und verglich die Ergebnisse mit der zugrunde gelegten Opteon™-XP40-Technologie, um Endanwendern eine solide Basis zur Verfügung zu stellen, um zu entscheiden, welche Technologie die beste Wahl für die Zukunft ist.
Vergleicht man die gesamten, über zehn Jahre kumulierten Emissionen pro kW Kälteleistung mit den über zehn Jahre kumulierten Lebenszykluskosten pro kW Kälteleistung, so wird deutlich, welche Technologien die niedrigsten Treibhausgasemissionen bei niedrigsten Lebenszykluskosten ermöglichen. Für einige Betreiber können die Investitionskosten ein wichtiges Entscheidungskriterium sein (obwohl diese in den über zehn Jahre kumulierten Lebenszykluskosten enthalten sind). Daher gibt die Größe der Blasen in den folgenden Diagrammen die Höhe der Investitionskosten (CAPEX) für jede Technologie an, d. h. je kleiner die Blase, desto geringer die Investitionskosten.
Bild: Chemours
Bild: Chemours
Normaler Supermarkt
Aus den Simulationen für das warme und das gemäßigte Klima geht klar hervor, dass luftgekühlte Kompaktgeräte zwar einen geringen Investitionsaufwand erfordern, aber von allen betrachteten Technologien die höchsten Lebenszykluskosten und höchsten Treibhausgasemissionen haben. Ein Wechsel zur wassergekühlten Variante bringt zwar Verbesserungen bei den Emissionen und Lebenszykluskosten, diese Technologie bleibt jedoch immer noch hinter der zugrunde liegenden Opteon™-XP40-Technologie zurück und muss daher als geeignete Alternative in Frage gestellt werden.
Es ist bekannt, dass transkritische R744-Boosteranlagen für wärmere Klimaregionen nicht die beste Wahl sind. Dies geht auch aus Bild 3 hervor. Überraschend ist jedoch, dass diese Technologie auch im gemäßigteren Klima von Leicester nur vier Prozent weniger Emissionen erzeugt als die Vergleichsgrundlage, bei um 21 Prozent höheren Lebenszykluskosten.
Im wärmeren Klima von Sevilla liefern die Technologien mit Trägerfluid um neun Prozent geringere Emissionen als die Vergleichsgrundlage, bei 12 bis 14 Prozent höheren Lebenszykluskosten über zehn Jahre. Im moderaten Klima von Leicester beträgt die Reduktion der Emissionen lediglich ein bis acht Prozent, die Lebenszykluskosten sind jedoch um 21 bis 22 Prozent höher.
Die größte Emissionsreduktion wurde durch den Einsatz der gering brennbaren Opteon™ XL Low-GWP-Kältemittel erzielt (14 bis 16 Prozent für Sevilla, 18 bis 20 Prozent für Leicester). Darüber hinaus besitzen sie die niedrigsten Lebenszykluskosten über 10 Jahre aller alternativen Low-GWP-Technologien (acht Prozent weniger für Sevilla, 15 Prozent weniger für Leicester).
Bild: Chemours
Kleiner Supermarkt
Wie bei der größeren Ladenfläche ergab das luftgekühlte Kompaktgerät die schlechtesten Emissionswerte, obwohl die Lebenszykluskosten über zehn Jahre hier nicht die höchsten waren. Auch hier ergaben sich bei der wassergekühlten Variante Verbesserungen bei den Emissionen, jedoch zeigten sich unter beiden klimatischen Bedingungen keine geringeren Emissionswerte als bei der zugrunde gelegten HFKW/HFO-Technologie. Daher scheinen diese Technologien keine praktikable Lösung für diese Marktgröße zu sein.
Bild: Chemours
Wie bereits erwähnt, wurde von der transkritischen R744-Boosteranlage keine gute Leistung im wärmeren Klima von Sevilla erwartet (Bild 4). Dies hat sich bestätigt, denn diese Technologie ergab die höchsten Emissionen aller nichtintegrierten (nicht steckerfertigen) Optionen und die höchsten Lebenszykluskosten über zehn Jahre aller betrachteten Technologien. Sogar im gemäßigteren Klima von Leicester betrug die Reduktion der Emissionen lediglich fünf Prozent, bei 19 Prozent höheren Lebenszykluskosten über zehn Jahre gegenüber der Vergleichsgrundlage.
Im Vergleich zu anderen Technologien schnitten die Technologien mit Trägerfluid ähnlich ab wie beim größeren Supermarkt. Im wärmeren Klima von Sevilla ergab sich eine Reduktion der Emissionen um sieben bis acht prozent, bei 13 bis 17 Prozent höheren Lebenszykluskosten über zehn Jahre gegenüber der Vergleichsgrundlage. Im moderaten Klima von Leicester wurden die Emissionen um ein bis sechs Prozent reduziert, während die Lebenszykluskosten über zehn Jahre um 23 Prozennt höher lagen als bei der Vergleichsgrundlage – die höchsten bei moderaten klimatischen Bedingungen. Die Technologien mit Trägerfluid haben zudem die höchsten Investitionskosten aller betrachteten Technologien.
Die niedrigsten klimaschädlichen Emissionen wurden wiederum mit den gering brennbaren Opteon™ XL Low-GWP-Kältemitteln erreicht. Im wärmen Klima von Sevilla lagen die Emissionen um 14 bis 16 Prozent, und im moderaten Klima von Leicester um 18 bis 20 Prozent niedriger als bei der Vergleichsgrundlage. Auch die Lebenszykluskosten über zehn Jahre waren die niedrigsten aller betrachteten Technologien und lagen zwischen neun und 19 Prozent darunter.
Auch wenn der GWP ein wichtiger Faktor ist, hat diese Studie gezeigt, dass er bei weitem nicht das einzige Entscheidungskriterium ist und dass der Einsatz von Kältemitteln mit einem GWP < 10 nicht unbedingt die gesamten, durch den Betrieb einer Kälteanlage entstehenden Treibhausgasemissionen reduzieren muss.
Weiter oben wurde die Anforderungsliste eines führenden Handelsunternehmens angeführt. Im Vergleich zu der dort derzeit eingesetzten Kältemittellösung mit einem GWP < 1500, ermöglichen Opteon™ XL20 und Opteon™ XL40:
Und damit nicht genug:
Also, warum etwas anderes verwenden?
Bild: Chemours
