Alternative Kältemittel: Das sind die Herausforderungen fürs Handwerk
Die F-Gase-Verordnung EU 517/2014 gab für die Kälte/Klima-Wärmepumpen-Branche den Startschuss zum generellen Umdenken. Alternative Kältemittel sind jetzt gefragt. Niedrig- und Extra-Low-GWP-Kältemittel werden daher in Zukunft den Markt dominieren. Natürliche und chemische Kältemittel mit niedrigem GWP und hoher Kühlleistung werden an Bedeutung gewinnen.
Alternative Kältemittel stehen dem Markt spätestens seit 2019 in ausreichender Menge zur Verfügung. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der praxisgerechten Umsetzung der aktuellen Phase-Down-Anforderungen aus der F-Gase-Verordnung. So müssen wir in den Jahren 2021 bis 2023 mit 45 Prozent der Basismenge aus 2015 auskommen. Der mächtige Meilenstein wird im Jahr 2030 erreicht werden müssen: Höchstmenge 21 Prozent zu 2015. Das geht nur durch den Umstieg auf Low-GWP-Alternativen. Ein Lösungsansatz könnte der Umstieg auf A2L-Kältemittel sein. Aber was ist bei ihrem Einsatz zu beachten?
Brennbarkeit: Das beherrschbare Risiko
Der Aspekt Brennbarkeit steht im Fokus. Ein Blick auf die Brennbarkeitsklassen nach ISO 817 und der Brennbarkeitskategorie nach GHS hilft bei der Beurteilung (Tabelle 1).
Mit dem vermehrten Einsatz brennbarer Kältemittel ist die Kälte/Klima-Branche wieder zu ihren Anfängen zurückgekehrt, muss aber trotzdem Neuland betreten. In der neu eingeführten Brennbarkeitsklasse 2L sind die aktuell verfügbaren A2L-Kältemittel eingestuft. Das eröffnet dem Kälte-Klima-Fachbetrieb besondere Möglichkeiten im Anlagendesign und den maximal zulässigen A2L-Kältemittel-Füllmengen im Vergleich zu Anlagenkonzepten mit A3-Kältemitteln.
Mittlerweile stehen praxiserprobte Entscheidungskriterien für die Beurteilung des Risikos im konkreten Anwendungsfall zur Verfügung. Zunächst gilt es, die Brennbarkeitsklasse nach ISO 817 beziehungsweise des weitgehend angepassten Global Harmonisierten Systems (GHS) zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien des Kältemittels zur Beurteilung heranzuziehen. Entsprechend der Kältemittelklassifizierung ist der nächste Schritt vorgezeichnet. Bei individuellen Anlagen kommen die Vorgaben der DIN EN 378 (2018) zur Anwendung. Hier werden Aufstellungsbedingungen, maximale Füllmengen pro Kreislauf in Bezug auf das Raumvolumen sowie weitere Kriterien abgefragt. Hier spielen alternative Kältemittel häufig ihren Trumpf aus. Wenn bei A3-Kältemitteln wie Propan eine verhältnismäßig geringe untere Zündgrenze zur Brennbarkeit ausreicht, ist bei Anlagen mit A2L-Kältemitteln oft noch kein Risiko wahrscheinlich.
Bei Seriengeräten orientieren sich die Hersteller in der Regel an der ISO-60335-Reihe für Geräte für den Hausgebrauch oder ähnliche Zwecke, wie Klimageräte oder Wärmepumpen.
Ein erstes Fazit ist: Die Entscheidung für ein Kältemittel ist ein komplexes Unterfangen, da nicht mehr nur Temperaturbereiche, volumetrische Kälteleistung und andere thermodynamische Eigenschaften berücksichtigt werden müssen. Auch die Umweltverträglichkeit, Lebenszykluskosten und insbesondere die Risikobeurteilung bei brennbaren Kältemitteln sind heute ein fester Bestandteil des Auswahlprozesses und der Anlagenplanung.
Wirtschaftlichkeit: Reduktion der Lebenszyklus-Kosten
Welches Betriebsmodell am Ende auch gewählt wird – die Reduktion der Lebenszykluskosten einer Kälte- oder Klimaanlage muss für jeden Planer ein wichtiges Ziel sein. Dabei gilt es, die Balance zu finden zwischen ökonomischen und ökologischen Zielen. Ein vom Ökoeffizienz-Modell abgeleitetes Modell zur Entscheidungsfindung hat Honeywell entwickelt. Mittlerweile ist dieses von Cemafroid unabhängig zertifiziert worden. Auf der Grundlage dieses Modells lassen sich Umwelt- und Kostenaspekte von Kältesystemen vergleichen.
Ein ähnliches Modell stellt Chemours dem Markt zur Verfügung. So lassen sich die verschiedenen technologischen Alternativen hinsichtlich der Kosten sowie der Emissionen über die gesamte Lebensdauer einer Anlage hinweg bewerten.
In den Modellrechnungen beider Verfahren zeigt sich, dass A2L-Kältemittel auch im Vergleich mit verschiedenen CO2-Technologien oft die bessere Alternative sind. Einige Vergleichsrechnungen sind anschaulich in einem Positionspapier von COOLEKTIV gegenübergestellt. Grundsätzlich lässt sich aus diesen Rechnungen ableiten, dass Low-GWP-HFOs-Kältemittel die Gesamtemissionen einer Kälteanlage signifikant senken können und damit die Lebenszykluskosten deutlich positiv beeinflussen.
In dem genannten COOLEKTIV-Positionspapier gehen die Verfasser auch auf die Bereiche Mietkälte und Mietklima ein und diskutieren den Einsatz alternativer Kältemittel vor dem Hintergrund der spezifischen Anforderungen in diesen Anwendungsfeldern. Auch hier zeigen sich spezifische Vorteile alternativer A2L-Kältemittel, was bereits in einen spürbar steigenden Anteil in der Praxis mündet.
Fördermöglichkeiten nur für natürliche Kältemittel
Zum Abschluss ein Blick auf die Fördermöglichkeiten der Kälte/Klima-Branche in Deutschland: Für Unternehmen der Kälte/Klima-Branche in der Bundesrepublik steht eine Vielzahl von Fördermöglichkeiten zur Verfügung. In nachfolgender Tabelle sind beispielhaft drei Förderwege dargestellt. Wobei die Bundesförderung für Energieeffizienz in der Wirtschaft die Möglichkeit eröffnet, auch für Projekte mit A2L-Kältemitteln Zuschüsse oder Förderkredite zu erhalten.
Mit der Veröffentlichung der aktuellen Kälte/Klima-Richtlinie des BMU kommt zusätzlich Bewegung in die Förderung der Umrüstung und des Neubaus von Anlagen: Die Leistungsgrenzen förderfähiger Anlagen sind nach oben und unten ausgeweitet worden. Zusätzliche Komponenten für die Erzeugung regenerativer Energien und Abwärme Nutzung, Wärmepumpen- und Freikühlbetrieb werden gefördert.
Die Förderung durch die BMU-Kälte/Klima-Richtlinie erstreckt sich ausschließlich auf natürliche Kältemittel. Die zuständigen Behörden verkennen leider die große Bedeutung alternativer HFO-Kältemittel für den Markt und vernachlässigen, dass natürliche Kältemittel in vielen Anwendungsbereichen nicht einsetzbar sind. Diese Eingrenzung ist zwar sicherlich folgerichtig und dem politischen Willen geschuldet, natürliche Kältemittel mit niedrigem GWP zu fördern, sorgt aber letztlich für eine Verlangsamung des Umstiegs auf Kältemittel mit niedrigem GWP. Die Ökoeffizienz der A2L ist in der Gesamtschau oft deutlich besser und damit aus der Sicht der Autoren ebenso förderungswürdig wie der Einsatz natürlicher Kältemittel. Nur ihr verstärkter Einsatz kann das Erreichen der europäischen Klimaziele 2030 garantieren – ein klares Argument, diese ganz pragmatisch in den Förderkatalog zumindest für eine Übergangsphase aufzunehmen.
In dem Papier „COOLEKTIV-Position zum Einsatz von A2L-Kältemitteln“ stellt das Expertenkomitee die hier beschriebenen Punkte im Detail dar und liefert auch eine aktualisierte Übersicht über die Förderprogramme und Richtlinien, die für den Neu- und Umbau von Anlagen heute genutzt werden können. Das Positionspapier steht kostenfrei auf der Webseite von COOLEKTIV zum Download bereit.
Dieser Beitrag ist zuerst erschienen in die Kälte + Klimatechnik 05/2021.
