Die Verordnung mit der Nr. 517/2014 ist nach langer Vorbereitungszeit von der EU verabschiedet worden und tritt ab dem 1. Januar 2015 in Kraft. Sie basiert auf drei Säulen, nämlich
der Mengenreduzierung der F-Gase bis zum Jahr 2030, wobei das CO2-Äquivalent als Maßstab gilt,
dem Verbot von F-Gasen mit hohem Treibhauspotenzial und
den begleitenden Bedingungen für den weiteren FKW-Einsatz.
Mit diesem gesetzgeberischen Rahmen befassten sich die beiden ersten Vortragenden, die ganz dicht an den Quellen waren und aktiv am Verfahren teilgenommen haben: Katja Becken vom Umweltbundesamt und Andrea Voigt von EPEE. Dabei machten beide klar, dass die Mengenreduzierung der dominierende Faktor ist. Darüber hinaus werden Kältemittel mit CO2-Äquivalenten von mehr als 2 500 kg CO2/kg Kältemittel ab dem Jahr 2020 mit wenigen Ausnahmeregelungen verboten, ebenso die Wartung und Instandhaltung von Anlagen mit mehr als 40 t CO2-Äquivalent. Das darf aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass die so beliebten und nicht vom Verbot betroffenen Kältemittel, z. B. R 134 a, R 407 C oder R 410 A, die einen GWP-Wert von unter 2 500 haben, ungeschoren bleiben werden. Mit hartem Schnitt werden diese von der Mengenreduzierung betroffen.
Jeder Anlagenhersteller und jeder Anlagenbetreiber tut gut daran, sich von jetzt an um Alternativen zu bemühen. Niemand kann damit rechnen, der Nutznießer der verbleibenden reduzierten Mengen zu sein, zumal für die Quotierung ziemlich exakte Verfahrensweisen vorgeschrieben sind. Auch wenn auf der Tagung als eine der wenigen Fragen am Ende offen blieb, welche riesige Verwaltungsstelle in welchem Umfang die Quotierung wirklich vorgeben und vor allem auch kontrollieren wird, kommen beim Anlagenhersteller und Anlagenbetreiber im Jahr 2030 im besten Falle eben nur noch 21 Prozent des aktuellen Verbrauchs an, gemessen am CO2-Äquivalent des jeweiligen Kältemittels.
Die aktuelle Situation macht den Handlungsbedarf deutlich. Anlagen für den Lebensmitteleinzelhandel wurden 2012 noch im Umfang von über eintausend wirklichen Tonnen Kältemittel mit R 404 A installiert. Die zukünftige 40-Tonnen-Grenze je Anlage als Äquivalent bedeutet dabei aber nur eine zulässige Füllmenge von 10,2 kg! Jeder Kältetechniker weiß diesen Wert einzuordnen.
Zu den begleitenden Bedingungen gehören die allgemeine Emissionsminderungspflicht, die Reparaturpflicht nach festgestellten Lecks, die Dichtheitskontrollen und bei entsprechenden Bedingungen die Verwendung von Leckage-Erkennungssystemen, die Aufzeichnungs- und Rückgewinnungspflichten und die Beachtung der Verwendungsverbote, speziell bei der Nachfüllung. Dazu wurden von Katja Becken die konkreten Anforderungen aufgelistet, woraus ein erheblicher Handlungsbedarf der Kälte- und Klimabranche resultiert.
Mit den Einzelheiten der Quotierung befasste sich Andrea Voigt. Basis bilden die Daten von 2009 bis 2012 bezüglich der produzierten oder importierten Mengen. Davon abgeleitet werden die Quoten für die traditionellen Hersteller und für neu dazugekommene Hersteller auf der Grundlage von deren Antragstellung ermittelt. Ein Ansammeln von Quoten durch Nichtverbrauch in einem Jahr ist nicht möglich, sondern bedeutet Zurücksetzung der Quote auf den tatsächlichen Wert. Umfangreiche spezifische Bestimmungen ergänzen diese wichtige Aussage. Zusammenfassend machte sie klar, dass sich die Industrie nun eindeutig auf die Kürzungen und Verbote einstellen muss, dass für viele Anwendungen die Lösungen mit natürlichen Kältemitteln verfügbar oder machbar sind und wiederholte, dass der Mengenreduzierung die Schlüsselrolle zukommt.
Nach diesen Grundsatzausführungen der beiden Referentinnen kam die Kälte-mittelindustrie zu Wort. Für Dupont Chemicals & Fluoroproducts sprach Dr. NicolasDietl über HFO-basierende Kältemittel als ein Weg zur Erfüllung der EU-F-Gase-Verordnung. Er definierte die Anforderungen an Ersatzkältemittel mit ODP-frei, geringem GWP, günstigen Lebenszykluskosten, geringer Toxizität und keiner oder nur schwerer Entflammbarkeit. Die HFOs als neue Kältemittel seien notwendig, um einen sicheren und kostengünstigen Übergang in die Zeit ohne FKW zu gewährleisten. Und dann nannte er die vielen bisher von DuPont erdachten, entwickelten und teilweise schon verfügbaren neuen Kältemittel aus der XP- und DR-Reihe. Da darunter auch schwer entflammbare Stoffe sind, stellte er die Bedingungen für diese Eigenschaft zusammen und versuchte deutlich zu machen, dass die Kältetechniker davor nicht zurückschrecken müssen. Das hängt mit der hohen erforderlichen Zündenergie und der geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Flamme zusammen. Er ist sich sicher, dass als Teil des Gesamtkonzeptes immer mehr Kältemittel mit der neuen Sicherheitsklasse A2L auf den Markt kommen werden. Dabei setzt er auf eine enge Zusammenarbeit von Kältemittelherstellern, Kältemaschinenherstellern und -betreibern, um für jede Anwendung die richtige Lösung zu finden. Aber Achtung!, sagt der Berichterstatter, die Zahl der Lösungen muss sich auch in praktisch beherrschbaren Grenzen halten.
Im selben Sinne folgte dann der Vortrag von Rüdiger Fleischer, Honeywell Fluorine Products, in dem er über Trends und Neuentwicklungen bei Kältemitteln mit niedrigem GWP sprach. Impuls für die Neuentwicklungen sind dabei die gesetzlichen Vorgaben, die in der ersten Phase vom R 12 über R 134 a zum chemisch komplexeren Solstice yf für die Autoklimaanlagen führte, zu Solstice ze für Kaltwassersätze, CO2-Kaskaden und Kühlschränken und zu dem Solstice zd für Turbokältemaschinen. Alle haben ein GWP von 1 oder kleiner und nur die beiden ersten sind schwer entflammbar, zd ist nicht brennbar. Daneben bietet das Unternehmen eine Vielzahl von Gemischen an, deren GWP bis 1273 reicht, um spezielle Mittel- und Hochdruckanwendungen realisieren zu können, z. B. für stationäre Klimatisierung und für Wärmepumpen. Die Einkomponenten-Kältemittel sind teilweise schon kommerziell verfügbar oder werden es noch in diesem Jahr sein, während die Gemische meist als Muster vorliegen und nach und nach eingeführt werden. Speziell sprach RüdigerFleischer dann über den R 410 A-Ersatz Solstice L 41. Dieses Gemisch erweist sich im Leistungsvergleich eines Mini-Split-Systems als vorteilhaft bei Kälteleistung und COP. Der TEWI-Wert für angegebene Bedingungen reduziert sich um drei Prozent. Er machte dann noch beispielhaft die Vorzüge des Sol-stice N 40 mit GWP <150 für den R 404 A-Ersatz in Supermärkten deutlich. Hier gilt beim positiven Schlussfazit, dass Honeywell eine ganze Familie von Niedrig-GWP-Kältemitteln entwickelt, die gleiche Aussage wie beim Vorredner, dass nämlich die Vielzahl praktisch auch beherrschbar sein muss.
Hans-Jürgen Kemler, Westfalen AG, stellte in seinem Vortrag den Blick eines Kältemittelhändlers auf die neue F-Gase-Verordnung dar. Das gesamte Programm der synthetischen Kältemittel wird eingekauft, nur CO2 wird seit Kurzem selbst hergestellt. Damit baute er auf den Stoffen auf, die von den beiden Vorrednern vorgestellt worden waren, aber auch von zwei weiteren Herstellern stammen können. Die Palette des Händlers ist aber im Sinne der praktischen Beherrschbarkeit gegenüber der Palette der Hersteller schon deutlich eingeschränkt. Für den Händler erweist sich die Problematik der Quotierung der Kältemittel als wichtiges Arbeitsmittel, ebenso die Beachtung des Kaufs- und Verkaufsverbotes bestimmter Stoffe und Mengen. Das Unternehmen hat auch schon klare Vorstellungen zur Rücknahme und Verwertung der zurückgenommenen Stoffe, sowie für die Kennzeichnung der aufgearbeiteten Mengen, um die künftigen Vorschriften einzuhalten.
Abschließend stellte er die Vorteile bei der Verwendung der im Trend liegenden natürlichen Stoffe CO2, NH3 und Kohlenwasserstoffe dar, worauf das Unternehmen außer mit der Lieferfähigkeit in der Ausbildung und Handhabung uneingeschränkt eingestellt ist. Auch die Aus- und Weiterbildung bei Planern, Installateuren und Betreibern muss auf die neue Situation ausgerichtet sein.
An die Hersteller- und Händlersicht schlossen sich die Beiträge der Anwender an, wobei Britta Rehheiser von DaikinEurope die Anwendung des Kältemittels R 32 als Alternative im Sinne der neuen F-Gase-Verordnung beschrieb. In Japan ist dieses Kältemittel in Daikin-Geräten als Ersatz für R 410 A voll eingeführt, in Europa sind erste Modelle seit Herbst 2013 im Einsatz. Der Stoff R 32 ist als Difluormethan ein Einkomponenten-Kältemittel und schon als 50-Prozent-Bestandteil von R 410 A bekannt. Sein GWP-Wert beträgt nur ein Drittel (675) dessen von R 410 A. Im Zusammenhang mit einer nur 70 Prozent gegenüber R 410 A erforderlichen Anlagenfüllmenge verbessert sich das CO2-Äquivalent auf ca. 25 Prozent. Da Produktionskapazitäten bereits vorhanden sind, seine Energieeffizienz im Kühl- und Heizbetrieb sehr gut und die Sicherheit durch die Einstufung in die Brennbarkeitsklasse A2L gegeben ist, gibt es wirtschaftlich günstige Bedingungen für seine Anwendung. Besonders wird die preisliche Erschwinglichkeit für Entwicklungsländer hervorgehoben. Neben vielen Vorteilen des R 32 erweist sich bei Tieftemperaturanwendungen die höhere Druckgastemperatur als nachteilig und ein neues schon verfügbares POE-Öl muss verwendet werden. Daikin sieht die Zukunft des R 32 auch in Europa positiv, wird aber weiterhin R 410 A überall dort anbieten, wo sich die Entflammbarkeit als Hindernis dafür herausstellt.
Anschließend sprach Christian Puhl von der Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH zu den Eigenschaften von Kältemaschinenölen unter dem Einfluss von Niedrig-GWP-Kältemitteln. Für die Naturstoffe NH3, CO2 und Kohlenwasserstoffe stehen ausreichend gute Lösungen aus dem Sortiment des Unternehmens bereit. Für HFO-Anwendungen steigt die Reaktivität im System im Vergleich zu R 134 a. Für HFO 1234 yf im Kraftfahrzeug wurden die PAG-Öle hinsichtlich Mischbarkeit und chemisch-thermischer Stabilität optimiert. Für Stationärkälteanwendungen können die Reniso Triton SE/SEZ-Öle auch für HFO-Kältemittel verwendet werden, wobei der Fokus auf geringer Feuchtigkeit im Kältekreislauf liegt.
Über die neuen Maßstäbe für die Dichtheitsprüfung bei der Zugrundelegung der CO2-Äquivalenzwerte gegenüber der bisher zugrunde liegenden direkten Kältemittelfüllmengen sprach Stephan Hofmann von der Norddeutschen Kälte-Fachschule in Springe sehr anschaulich. Dieser Beitrag ist bereits in der KK 5/2014 erschienen und kann von allen, die sich praktisch mit dem Nachweis der Dichtheit unter dem Gesichtspunkt der neuen Kältemittelverordnung befassen, nachgelesen werden. Stephan Hofmann schätzt ein, dass es eine Weile dauern wird, bis die neuen Spielregeln überall angewendet werden und dass es bis dahin eine Menge Geld kosten wird, bis alle Voraussetzungen gegeben sind. Die Palette der zukünftig zu betrachtenden Kältemittel wird von ihm mit entsprechenden Schlussfolgerungen einer realistischen Einschätzung unterzogen. Schließlich kommt er wie einige Vorredner zur Empfehlung, dass man keinen Fehler begeht, wenn man sich sehr bald auf die natürlichen Kältemittel orientiert.
Drei Komponentenhersteller beendetenden Reigen der Aussagen zur Anwendung der EU-Richtlinie 517/2014. Zuerst sprach Jörg Saar von der Danfoss GmbH Kältetechnik. Er ging von den unterschiedlichen Gruppen der zukünftigen Kältemittel aus und stellte dar, dass die Risikobewertung bei der Anwendung der Danfoss-Komponenten dafür hohe Bedeutung hat. Für alle mechanischen Komponenten spielt das aber keine Rolle, während die Magnetventile und die elektronischen Einspritzventile mit ihren elektrisch betätigten Stellgliedern seitens des Unternehmens die Bedingungen für die ATEX-Zone 2 erfüllen sollen. Das ist aber nur für die brennbaren neuen Kältemittel zwingend. Dazu hat sich Danfoss so positioniert, weil noch keine zutreffende Norm vorliegt. Für die Druckgeräterichtlinie dagegen ist zu beachten, dass die brennbaren Kältemittel in die Fluidgruppe 1 fallen, aber die Brennbarkeit dort bei 20 °C definiert ist. Bei dieser Temperatur sind die meisten brennbaren Kältemittel nicht entflammbar.Dadurch entspannt sich die Situation und Danfoss sieht für kommerzielle Kältetechnikkomponenten bis NW 25 Kupferanschlüsse und für Industriekälte Schweißanschlüsse vor. Die Tauglichkeit der Elastomere (Dichtungen) wird nach den gültigen Regeln überprüft und diese ggf. durch neue Werkstoffe ersetzt.
Für alle neuen Kältemittel sind Komponenten verfügbar oder in Entwicklung. Für die konventionellen Kältemittel sind die bisherigen Lösungen noch lange erforderlich. Für alle neuen Kältemittel in der Gruppe A1 wird es mit den konventionellen Kältemitteln gemeinsam die Standardlösung sein, ebenso wie für die mechanischen Komponenten der Gruppen A2L und A3, während es für die elektrischen Komponenten der Gruppen A2L und A3 Sonderausführungen geben wird. Damit ist Danfoss für die Zukunft gut aufgestellt.
Für die Verdichter der Bitzer SE gilt dies ähnlich. Dr. Heinz Jürgensen betonte, dass die Werte für die Verdichtereffektivität zu jedem neuen Kältemittel ermittelt werden und damit für den Planer eine Entscheidungsgrundlage für die Anwendung mit einem der neuen verfügbaren Kältemittel gegeben ist. Zudem wird die Materialverträglichkeit der Dichtungen, Schmierstoffe, Isolationsmaterialien und Lagerwerkstoffe geprüft und ggf. angepasst. Jürgensen beschrieb den gesamten Umfang der Überprüfungen, sodass der Zuhörer bzw. Leser weiterhin mit Vertrauen auf die Verdichter für die freigegebenen Kältemittel bauen kann. Für die brennbaren Gemische wird der Einsatz in Bereichen mit Publikumsverkehr als kaum machbar angesehen, z. B. in Supermärkten mit Direktverdampfung. In anderen Fällen wird die Füllmenge begrenzt sein, z. B. in steckerfertigen Geräten. Das Motorschutzgerät sollte bei brennbaren Kältemitteln vom Verdichteranschlusskasten in den Schaltschrank verlegt werden. In Erprobung sind Verdichter für die brennbaren Gemische und für R 32. Die voraussichtlichen Einsatz- und Leistungsbereiche der jeweiligen Kältemittel-Verdichter-Zuordnung sind weitgehend klar, in neuen Anwendungsfällen will Bitzer die Probleme gemeinsam mit dem Kunden lösen.
Der letzte Referent des Tages war Michael Freiherr von der Güntner GmbH & Co. KG, der sich Gedanken zur Leistungsdichte von Wärmeübertragern mit gebräuchlichen und (noch) nicht so gebräuchlichen Kältemitteln machte. Zunächst definierte er die Leistungsdichte nach verschiedenen Eigenschaften als einen Quotienten, bei dem die Kälteleistung immer im Zähler steht, während im Nenner in Abhängigkeit vom zu beurteilenden Fakt unterschiedliche Werte stehen können, z. B. Bauvolumen oder Materialeinsatz. Im vorliegenden Beurteilungsfall in Abhängigkeit von den Kältemitteln sind der Bezug auf die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz und die äußere Wärmeübertragungsfläche die maßgebenden Kriterien, bei denen wiederum die Rohrgeometrie der ausschlaggebende Fakt ist. Die Berechnung der Leistungsdichte erfolgt dann mit vergleichbaren Randbedingungen. Als Ergebnis kann beispielhaft gelten, dass der ideale Wärmeübertrager als Verflüssiger aus unendlich vielen und unendlich kleinen Rohren besteht. Diesem Ideal kommt der microox-Verflüssiger am nächsten. Die Kältemittelabhängigkeit ist weniger stark, aber die Werte für die Leistungsdichte hinken für die neuen Kältemittel etwas hinterher. Deshalb sollten neuere Wärmeübertrager für die neuen Kältemittel optimiert werden, wodurch bessere Anlagen-COPs und geringere Kältemittelfüllmengen möglich werden. An dieser Aufgabe der Schaffung optimierter Rohr- und Lamellengeometrien wird gegenwärtig gearbeitet.
Damit endete die 11. KK-Fachtagung, allerdings nicht, ohne dass der Moderator, ZVKKW-Präsident Dr.-Ing. Harald Kaiser, den Tag mit seinen Informationen und Zukunftsaussichten als erfolgreiche und sehr aktuelle Veranstaltung gewürdigt hatte. Die gedruckte EU-Verordnung 517/2014 liegt zwar für jedermann verfügbar vor, das Eindringen in ihre Einzelheiten wurde aber mit dieser Veranstaltung von verschiedenen Seiten beleuchtet und dem damit befassten Kältetechniker dadurch wesentlich erleichtert. UA
