Kältemittel verstärken den Treibhauseffekt. Die F-Gase-Verordnung sieht deshalb vor, dass teilhalogenierte Kältemittel schrittweise verboten werden.

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Auswirkungen der F-Gase-Verordnung Kältemittel und die Erderwärmung

13.06.2017

Unternehmen, die Kälte für den Produktionsprozess benötigen, müssen sich auf neue Regelungen einstellen, wenn es um die Planung, Anschaffung und den Service von Kälteanlagen geht. Die F-Gase-Verordnung sieht ein schrittweises Verbot von teilhalogenierten Kältemitteln vor. Welche Alternativen bieten sich an, und wie sieht das „Phase-Down-Szenario“ aus, das die Verordnung für die Zeit bis 2030 vorsieht?

Pharmazeutische Wirkstoffe und Kunststoff-Spritzguss-
teile – dies sind nur zwei der vielen Produkte, die während des Produktionsprozesses Kälte benötigen. Kälteanlagen gehören deshalb zur Standardausrüstung vieler Unternehmen der Prozesstechnik. Im Fokus der Aufmerksamkeit stehen diese Anlagen allerdings nur selten, da die Kälteerzeugung nur ein Nebenprozess ist.

Dies wird sich ändern: Die EU-Verordnung 517/2014 bietet für die Betreiber einen aktuellen Anlass, sich intensiver mit der Kältetechnik zu beschäftigen. Die Verordnung gilt bereits seit
1. Januar 2015 und ist auch als F-Gase-Verordnung bekannt – zumindest mehr oder weniger: Denn viele Betriebe, die Kälteanlagen einsetzen, haben die Inhalte dieser Verordnung noch nicht zur Kenntnis genommen.

Ziel der Verordnung ist es, den Gebrauch von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (H-FKW) schrittweise zu reduzieren. In diese Stoffklasse gehören zahlreiche marktübliche Kältemittel wie R 507A, R 404A, R 407A/B/C, R 410A, R 422D und in naher Zukunft auch R 134a. Grund für den angestrebten „Phase-out“ ist das Umweltschutzziel, das Tempo der Erderwärmung zu vermindern. Deshalb teilt die F-Gase-Verordnung die H-FKW-Kältemittel in verschiedene Klassen ein.

Treibhauspotenzial entscheidet

Kältemittel mit einem GWP (Global Warming Potential = Treibhauspotenzial) von über 2.500 dürfen ab dem 1. Januar 2020 nicht mehr als Frischware nachgefüllt werden, sofern die Füllmenge größer als 40 t CO2-Äquivalent (Kältemittelinhalt x GWP des Kältemittels) ist. Dies gilt für gebräuchliche Kältemittel wie R 404A und R 507A. Dies bedeutet unter anderem, dass eine entsprechende Anlage ab 10,2 kg Füllmenge ab 2020 nur noch mit aufgearbeitetem oder recyceltem Kältemittel befüllt werden darf. Erfahrungsgemäß sind diese Kältemittel dann nur eingeschränkt und zu hohen Kosten verfügbar.

Für Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial über 750 – dazu gehören unter anderem die marktüblichen Kältemittel
R 134a, R 410A und R 407A – gelten ähnliche Regelungen, die um zwei Jahre zeitversetzt, also ab 2022, wirksam werden. Und ab 2030 gilt ein Nachfüllverbot für alle Kältekreisläufe mit
R 404A. Die Lebensdauer dieser Anlagen ist folglich absehbar.

Wie sollte der Betreiber einer (industriellen) Kälteanlage, die mit dem derzeit gängigem Kältemittel R 134a befüllt ist, mit dieser Regelung umgehen? Aus Sicht von L&R Kältetechnik ist es empfehlenswert, die vorhandene Anlage weiter zu betreiben und erst zu einem späteren Zeitpunkt auf ein synthetisches Kältemittel mit einem niedrigen GWP-Wert umzustellen.

Hier bietet sich beispielsweise der Einsatz von XP 10 –
R 513A mit einem GWP von 631 oder von R 1234yf (GWP = 4) an. Wenn Investitionen in die Kältetechnik geplant sind, sollte es für den Betreiber selbstverständlich sein, ein zukunftssicheres Kältemittel mit niedrigem GWP zu wählen.

Teures Kältemittel

Warum sollten bestehende Anlagen nicht sofort von R 134a auf R 1234yf als Kältemittel der Zukunft umgerüstet werden? Ganz einfach: Der Kilopreis dieses neu entwickelten Kältemittels ist noch sehr hoch. Bis 2020 bzw. 2022 ist wegen erheblich größerer Produktionsmengen und höherer Nachfrage mit deutlichen Preissenkungen zu rechnen. Die Kälteanlagen können dann kostengünstiger umgestellt werden. Zudem ist damit zu rechnen, dass in Zukunft auch diverse andere Kältemittel mit niedrigem GWP zur Verfügung stehen.

Alternativ kann der Anwender auch die Anschaffung einer Kälteanlage mit natürlichen Kältemitteln wie Ammoniak (NH3), Kohlendioxid (CO2) oder Propan (C3H8) prüfen. Sie weisen einen sehr geringen GWP-Wert auf (Ammoniak = 0, Propan = 3) und einen ODP-Wert von Null auf. Somit fördern sie weder den Treibhauseffekt noch die Zerstörung der Ozonschicht.

Welches der drei Medien am besten geeignet ist, hängt unter anderem von den Umgebungsbedingungen ab. Für alle drei Kältemittel stehen geeignete Komponenten und Baugruppen wie Flüssigkeitskühler, Kompressoren und Pumpen zur Verfügung. So lassen sich „State of the art“-Kälteanlagen bauen, die alle Anforderungen des Anwenders und auch der F-Gase-Verordnung erfüllen. Im Unterschied zu den neuen synthetischen Fluids wie R 1234yf sind natürliche Kältemittel weltweit zu niedrigen Kosten verfügbar. Eine Neuheit sind diese natürlichen Alternativen übrigens nicht: Die ersten industriellen Kälteanlagen, die ab 1876 von Lindes Eismaschinen KG entwickelt wurden, nutzten bereits Ammoniak als Kältemittel.

Ein weiterer Aspekt spricht ebenfalls für Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln: Mit ihnen lassen sich Anlagen mit vergleichsweise hohem Wirkungsgrad (EER) projektieren. Dies ist ein weiterer Vorteil sowohl für den Anwender dank der geringen Energiekosten als auch für die Umwelt. Voraussetzung hierbei ist, dass hochwertige, bedarfsgerecht gesteuerte Komponenten eingesetzt werden.

Auf jeden Fall: Energiespar-Technologien nutzen

Generell ist es immer empfehlenswert, bei der Planung alle Register der Energieeinsparung zu ziehen. Dazu gehören unter anderem drehzahlgeregelte Hubkolben- und Schraubenverdichter, Pumpen sowie eine außentemperaturabhängige Fahrweise mit gleitender Kondensationstemperaturregelung.

Zudem ist eine Winterentlastung (freie Kühlung) durch Freikühler aus energetischen Gründen ein großer Vorteil. Die erforderliche Kälteleistung bei Temperaturen unterhalb von etwa 10 °C können so aus der Umgebung gewonnen und nicht mit Energieaufwand durch die Kältemaschine erzeugt werden. Dies erhöht zwar die Investkosten; die Amortisation erfolgt allerdings häufig in kurzem Zeitraum, sodass der Betreiber schnell und dauerhaft Energie(kosten) spart.

Bildergalerie

  • Bis 2030 soll der Einsatz bisher marktüblicher Kältemittel deutlich reduziert werden: Wurden 2015 noch fast 2,2 Mrd. t CO2-Äquivalent abgefüllt, sollen davon in 13 Jahren nur noch 21 Prozent in Gebrauch sein.

    Bild: L&R Kältetechnik

  • Energie sparen mit entsprechenden Technologien: Ein drehzahlgeregelter Hubkolben- und Schraubenverdichter ist nur eine Möglichkeit, wie Betreiber von Kälteanlagen ihre Energiekosten reduzieren können.

    Bild: L&R Kältetechnik

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