Einsatz natürlicher Kältemittel für den Klimaschutz
Diverse Kältemittel, die in Klimaanlagen in Kinos, Büros, Gewerbe- und Industriebetrieben oder Rechenzentren eingesetzt werden, gehören zu den klimaschädlichen Treihausgasen. FCKW, das als Klimakiller die Ozonschicht zerstört, ist seit Ende der 1980er Jahre weltweit verboten. Mit Kältemitteln wie R 134a und R 410A, die als Betriebsmittel in über 90 Prozent aller stationären Klimaanlagen zirkulieren, sind jedoch immer noch Fluorkohlenwasserstoffe im Einsatz.
R 134a, das als Tetrafluorethan in Schraubenverdichterkreisläufen für die Klimatisierung von Kinosälen und Foyers sorgt, gilt mit einem GWP-Wert (Global Warming Potential) von 1430 als klimaschädlich. Ein Kilogramm Tetrafluorethan trägt innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 1430 Mal so stark zum Treibhauseffekt bei wie ein Kilogramm CO2. In der EU dürfen Fluorkohlenwasserstoffe, deren Treibhauspotenzial bei über 150 liegt, seit 2011 nicht mehr in Klimaanlagen von Neufahrzeugen eingesetzt werden.
Auch das Kältemittel R 410A, das ebenfalls häufig in stationären Klimaanlagen verwendet wird, darf auf keinen Fall in die Umwelt entweichen. Dieser Fluorkohlenwasserstoff trägt mit einem GWP-Wert von 1.725 erheblich zur globalen Erderwärmung bei. Nach Angaben des Bundesindustrieverbands Technische Gebäudeausrüstung e.V. (BTGA) sind etwa 2 bis 2,5 Prozent des gesamten Treibhauseffekts in der EU auf stationäre Kälte- und Klimaanlagen zurückzuführen.
Perfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) und teilfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) sind chemische Substanzen, die häufig als Ersatzstoff für das ozonschädigende FCKW und HFCKW verwendet werden. Auch der Einsatz dieser sogenannten F-Gase soll reduziert werden. Eine entsprechende Emissionsreduktionspflicht wurde 1997 im Kyoto-Protokoll der Klimarahmenkonvention festgelegt und 2016 durch den Beschluss von Kigali ergänzt. Die Industrieländer haben sich zu einem Phase-down verpflichtet, wonach die Produktion und Verwendung der HFKW schrittweise reduziert werden soll.
In der EU ist die Verwendung von fluorierten Treibhausgasen durch die F-Gas-Verordnung Nr. 517/2014 geregelt. Bis zum Jahr 2030 sollen die Emissionen von synthetischen Kältemitteln um 80 Prozent gesenkt werden. Im Zuge der Erreichung der angestrebten Klimaschutzziele schlägt das Umweltbundesamt (UBA) vor, die teilfluorierten Kohlenwasserstoffe (HFKW) in der EU noch strenger zu regulieren.
Durch eine Substitution von HFKW durch natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Wasser oder Kohlenwasserstoffe könnten bis 2030 EU-weit mehr als 100 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente eingespart werden. Als HFKW-Ersatzstoffe sollen natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Wasser, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe dienen, die weniger klimaschädlich sind.
Für die Kältemittel R 134a und R 410A gibt es in der F-Gase-Verordnung keine Beschränkungen. Aufgrund seines GWP-Wertes unterhalb von 2.500 kann R 410A bis zum Jahr 2025 ohne Einschränkung als Kältemittel verwendet werden. Durch die zunehmenden Mengenbeschränkungen der Kältemittel mit hohen GWP-Werten ist jedoch mit einer zunehmenden Mittelverknappung und einem daraus resultierenden Preisanstieg zu rechnen. Betreibern, die dieses Kältemittel in ihren Anlagen verwenden, wird deshalb die Umrüstung auf ein alternatives Kühlmittel empfohlen.
Natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid, Ammoniak, Wasser und Luft sind in unbegrenzter Menge verfügbar und dementsprechend preiswert. Zudem sind sie umweltverträglich und verfügen über eine hohe Energieeffizienz, sofern eine Anlage speziell für das jeweilige Kältemittel konzipiert worden ist.
Eine nachträgliche Umrüstung auf klimaschonende Kältemittel ist allerdings technisch oft nicht möglich, so dass nur ein Umstieg auf deutlich weniger klimaschädliche FKW erfolgen kann. Beim Einsatz von natürlichen Kältemitteln wie NH3, CO2 oder Propan in Bestandsanlagen muss geprüft werden, wie sich der Einsatz des Ersatzkältemittels auf die Anlageneffizienz auswirkt. So kann Kohlendioxid beispielsweise in Wärmepumpen mit hoher Energieeffizienz eingesetzt werden, solange keine allzu hohen Temperaturen benötigt werden.
Das Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) in Dresden hat in einer Studie die Klimawirkung von Kältesystemen in der Nichtwohngebäudeklimatisierung untersucht. Anhand von Simulationsrechnungen wurde ermittelt, dass Kältemaschinen mit halogenfreien, natürlichen Kältemitteln deutlich klimafreundlicher abschneiden als HFKW-Anlagen, da sie energieeffizienter sind und mit ihrer Nutzung keine klimarelevanten Kältemittelemissionen verbunden sind.
Im Rahmen der novellierten Kälte-Klima-Richtlinie des Bundesumweltministeriums, die am 1. Dezember 2020 in Kraft getreten ist, werden neue stationäre Kälte- und Klimaanlagen gefördert, die sehr energieeffizient und ausschließlich mit natürlichen Kältemitteln betrieben werden. Auch die Vollsanierung einer Bestandsanlage wird im Rahmen des BAFA-Förderprogramms für Kälte- und Klimaanlagen unterstützt, sofern eine Kältemittelumstellung erfolgt. Die zu erwartende Höhe der Unterstützung kann mit Hilfe eines Förderrechners ermittelt werden.
