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Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln

Hauswärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln sind konventionellen Wärmepumpen mit fluorierten Kältemitteln ökologisch überlegen. Dies gilt für alle Wärmequellen: Luft, Wasser und Erdreich. Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die Propan als Kältemittel verwenden, gehören in Bezug auf den Energieverbrauch zu den besten heute auf dem Markt verfügbaren Geräten. Außerdem fallen bei ihnen nur vernachlässigbar geringe Kältemittelemissionen an. Dies führt dazu, dass mit ihnen im Vergleich zu konventionellen HFKW-Wärmepumpen bis zu 17 Prozent der Gesamttreibhausgasemissionen eingespart werden können. Der Endbericht ćWärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln̮ enthält eine Marktübersicht über die heute in Europa angebotenen Wärmepumpen und weist durch umfangreiche Berechnungen die ökologischen Vorteile von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln nach. Quelle: Umweltbundesamt

Verwendung von HFCKW-Kältemitteln ab Jahreswechsel verboten

Zum Schutz der Ozonschicht ist es ab dem 1. Januar 2015 europaweit verboten, teilhalogenierte ozonabbauende Kältemittel (HFCKW) wie R22 zu verwenden. Sie wurden in Kälte- und Klimaanlagen eingesetzt, etwa zur Gebäudeklimatisierung. Das Verwendungsverbot umfasst auch das Nachfüllen mit gebrauchtem Kältemittel und alle Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten, bei denen in den Kältekreislauf eingegriffen werden muss, wie der Filtertrockner- oder Ölwechsel. Grundlage ist die Verordnung (EG) Nr. 1005/2009 über Stoffe, die zum Ozonabbau führen.

Environmentally friendly air conditioning for trains – Field data measurement and analysis on the ICE 3 air-cycle system

Today's railway air-conditioning systems cool primarily with fluorinated refrigerants, which have had to be scaled back step by step since 2016 due to their climate-damaging effect. Air-assisted air-conditioning systems, so-called air-cycle systems, use compressed outside air for cooling, so they do not require any fluorinated refrigerants. It has now also been proven that these air conditioning systems, which have been operating in trains for some time, are an environmentally friendly and economical solution to the refrigerant problem. For this purpose, the data from a two-year field data measurement in an Intercity Express were evaluated with regard to energy consumption and the life cycle costs of these air conditioners were determined. Air-cycle systems have an average annual cooling energy requirement of up to 28% less than conventional R134a systems. Veröffentlicht in Texte | 120/2019.

REACH nimmt Massenchemikalien unter die Lupe

Bisphenol A und Auto-Kältemittel werden erneut überprüft Die hormonell wirksame Massenchemikalie Bisphenol A wird einer weiteren Bewertung unterzogen. Das sieht die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) in ihrem ersten Aktionsplan vor. Auch das fluorierte Kältemittel für Autoklimaanlagen R1234yf steht vor einer Neubewertung. In der EU soll es seit 2011 in neu Typ-zugelassenen PKWs eingesetzt werden. Ebenso überprüft wird der langlebige Gummizusatzstoff PAN. Alle drei Stoffe stehen im Verdacht, direkt oder indirekt die Umwelt zu schädigen. UBA-Präsident Jochen Flasbarth: „Das Umweltbundesamt hatte diese drei Stoffe zur Prüfung auf europäischer Ebene vorgeschlagen. Erweist sich im Rahmen dieser Prüfungen ihre Umweltschädlichkeit, soll der Einsatz der Stoffe neu geregelt werden.“ Das Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠) wird 2012 den umstrittenen ⁠ Stoff ⁠ Bisphenol A - chemisch 4,4’-Isopropylidenediphenol - im Rahmen der Europäischen Chemikalienverordnung ⁠ REACH ⁠ erneut bewerten. Dieser kommt in vielen Alltagsprodukten vor, wie in Thermopapier, CD-Rohlingen sowie in Form von Polykarbonat bspw. im Gehäuse von elektronischen Geräten. Jochen Flasbarth: „Mit der REACH-Bewertung soll die möglicherweise schädliche Wirkung von Bisphenol A auf das Hormonsystem sowohl von Umweltorganismen wie der Menschen bewertet und seine ⁠ Emission ⁠ in die Umwelt genauer bestimmt werden. Anhand der Ergebnisse wird dann auch das Umweltrisiko neu abgeschätzt.“ Neu bewertet werden auch die Umweltauswirkungen des fluorhaltigen Kältemittels R-1234yf - chemisch Tetrafluorpropen oder Polyhaloalkene. Verwendet wird es vor allem als Kältemittel in PKW-Klimaanlagen. In den nächsten Jahren werden große Mengen dieser Chemikalie zum Einsatz kommen. Auch die deutsche Automobilindustrie hat sich entschieden, es ab 2011 in der EU in Klimaanlagen neuer Fahrzeugtypen zu verwenden. Wegen der zu erwartenden hohen Einsatzmenge hat das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (⁠ BMU ⁠) die für REACH zuständigen Bewertungsbehörden gebeten, die Umwelt- und Gesundheitsrisiken dieses Stoffes im Rahmen des ECHA-Aktionsplanes zu bewerten. Das langlebige PAN - chemisch N-1-Naphthylaniline - wird in Gummiprodukten und Schmierstoffen eingesetzt. Mit der Stoffbewertung wird das UBA dem Verdacht nachgehen, dass PAN umweltschädliche Eigenschaften besitzt: Der Stoff baut sich in der Umwelt wahrscheinlich nur sehr langsam ab und kann sich zusätzlich in Organismen anreichern und dort giftig wirken.  Werden diese drei Eigenschaften nachgewiesen, kann PAN für ein Zulassung- oder ein Beschränkungsverfahren vorgeschlagen werden. Bestätigt sich der Verdacht auf erhöhte Risiken für Mensch oder Umwelt, müsste der Einsatz der Stoffe neu geregelt werden. Es wäre möglich, den Stoff nur für bestimmte Anwendungen zuzulassen oder eine generelle Zulassungspflicht vorzunehmen. Ebenfalls kann die  Verwendung auf bestimmte Bereiche begrenzt werden. Kann der Verdacht wegen unzureichender Unterlagen weder ausgeräumt noch bestätigt werden, müssen die Hersteller und Importeure weitere Daten bereitstellen bis eine endgültige Entscheidung über den Verdacht getroffen werden kann. Dazu sind sie gesetzlich verpflichtet. Deutschland hat sich zur Bewertung von insgesamt fünf Stoffen für das Jahr 2012 verpflichtet, diese müssen bis Februar 2013 abgeschlossen sein. Diese Bewertung nimmt für Umweltaspekte das UBA wahr und für Aspekte der menschlichen Gesundheit gemeinsam das Bundesinstitut für Risikobewertung (⁠ BfR ⁠) und die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA). Die genannten Stoffe werden im Rahmen des ECHA-Aktionsplans bewertet. Dieser enthält für 2012 in ganz Europa insgesamt 36 Stoffe. REACH-Verfahren Die ⁠ REACH-Verordnung ⁠ überträgt die Verantwortung für die Bewertung von Chemikalienrisiken den Herstellern und Importeuren. Dazu müssen sie umfassende Registrierungsunterlagen vorlegen. 5% dieser Registrierungen soll die ECHA jedes Jahr überprüfen. Die EU-Mitgliedstaaten und die ECHA können zusätzlich Stoffe auswählen und bewerten, wenn Hinweise auf Risiken für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt vorliegen. Der gemeinsame Aktionsplan wird immer für drei Jahre aufgestellt und enthält die Stoffe, die die ECHA und die Mitgliedstaaten prüfen wollen. Er wird jährlich aktualisiert.

Persistent degradation products of halogenated refrigerants and blowing agents in the environment: type, environmental concentrations, and fate with particular regard to new halogenated substitutes with low global warming potential

Climate-impacting refrigerants and blowing agents are often replaced by halogenated substances which, despite their low global warming potential, are not unproblematic for the environment. The study examines quantities used and emissions today and in the future as well as degradation pathways and products. An environmentally relevant degradation product is the persistent trifluoroacetic acid (TFA). A two-year measurement campaign of TFA at 8 monitoring sites in Germany showed that TFA levels in precipitation are already several times higher than they were 25 years ago and are expected to rise even further. Therefore, the use and development of products with halogen-free refrigerants and blowing agents must be further accelerated. Veröffentlicht in Texte | 73/2021.

Umweltbundesamt für Kohlendioxid in Klimaanlagen

Tetrafluorpropen ist klima- und umweltschädlicher Das Umweltbundesamt (UBA) empfiehlt auch nach neueren technischen Untersuchungen, künftig in Fahrzeugklimaanlagen Kohlendioxid einzusetzen. Das von der Automobilindustrie favorisierte Kältemittel Tetrafluorpropen - chemisch abgekürzt als HFKW-1234yf - hält zwar die neuen EU-Vorgaben ein, ist aber gleichwohl klimaschädlicher als das Kältemittel CO2. Ab dem 1. Januar 2011 muss die Autoindustrie die ⁠ Emission ⁠ aus Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen senken. Um die Vorgaben der EU-Richtlinie 2006/40/EG zu erfüllen, plant die internationale Automobilindustrie zukünftig das chemische Kältemittel Tetrafluorpropen einzusetzen. Die Substanz ersetzt das bisherige Kältemittel HFKW‑134a. Ende Mai 2010 gaben die deutschen Hersteller bekannt, dass sie sich dieser Entscheidung anschließen. Dem wesentlich klima- und umweltfreundlicheren Kältemittel Kohlendioxid (CO 2 ) erteilte die deutsche Autoindustrie damit eine Absage. Als Kältemittel hat Kohlendioxid neben dem geringeren Treibhauspotential im Vergleich zu Tetrafluorpropen weitere Vorzüge: Es ist nicht brennbar, weltweit günstig verfügbar und hat eine gute Kälteleistung. Zudem entstehen bei CO 2 keine Abbauprodukte wie bei fluorierten Kältemitteln. Neue Untersuchungen, die die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Auftrag des ⁠ UBA ⁠ durchgeführt hat, bestätigen Risiken beim Einsatz von Tetrafluorpropen. So kann sich im Falle eines Fahrzeugbrandes Fluorwasserstoff (Flusssäure) bilden. Dieser ist giftig und wirkt stark ätzend. Tetrafluorpropen selbst ist leicht entzündlich. Hinzu kommt eine weitere kritische Eigenschaft: Bereits bevor sich die Chemikalie entzündet, können hohe Konzentrationen an Flusssäure auftreten. Hierzu sind heiße Metalloberflächen mit einer Temperatur von 350°C ausreichend, wie sie beispielsweise am Abgaskrümmer und am Katalysator beim Betrieb des Fahrzeugs vorkommen können. UBA-Präsident Jochen Flasbarth: „Es kann sein, dass die Klimatisierung mit Tetrafluorpropen eine einfache und schnelle Lösung und mit Blick auf den internationalen Markt naheliegende Lösung ist. Die für den ⁠ Klimaschutz ⁠ Beste ist sie eindeutig nicht. Die Vorteile aus Sicht von Umwelt und Technik sprechen für Kohlendioxid.“ Ein Dienstfahrzeug des UBA fährt seit über einem Jahr mit einer CO 2 -Klimaanlage. 26.08.2010

Natürliches Kältemittel für Pkw-Klimaanlagen

Kohlendioxid als Kältemittel verringert Ausstoß an Treibhausgasen Dass die bisher in Autoklimaanlagen enthaltenen synthetischen Kältemittel unser Klima schädigen, ist inzwischen weltweit anerkannt. Im Juni beraten Experten auf zwei internationalen Treffen in den USA erneut über Alternativen zu den bisher in Klimaanlagen verwendeten klimaschädlichen Kältemitteln. Die klimafreundlichste Lösung ist aus Sicht des Umweltbundesamtes (UBA) der Ersatz der synthetischen Kältemittel - wie R134a - durch das natürliche Kältemittel Kohlendioxid (R744). „Um die Atmosphäre wirksam zu entlasten, reicht eine europäische oder gar deutsche Insellösung mit Kohlendioxid nicht aus. Wir müssen weltweit handeln”, betont UBA-Präsident Prof. Dr. Andreas Troge. Das UBA unterstützt diese klimaschonende Technik, indem es ein Fahrzeug mit einer R744-Klimaanlage ausrüsten lässt, um die Praxistauglichkeit der innovativen Technik zu demonstrieren. Weltweit verfügen schon heute 400 Millionen Fahrzeuge über eine Klimaanlage. Bis zum Jahr 2015 sollen es nach Schätzungen von Klimafachleuten fast eine Milliarde Fahrzeuge sein. Im Jahr 2015 werden allein deren Klimaanlagen nach Schätzungen des Weltklimarates Kältemittel im Umfang von mindestens 270 Millionen Tonnen CO 2 -Äquivalenten in die ⁠ Atmosphäre ⁠ emittieren und damit den ⁠ Treibhauseffekt ⁠ weiter verstärken. Bisher kommt in Klimaanlagen als Kältemittel das stark klimawirksame fluorierte ⁠ Treibhausgas ⁠ Tetrafluorethan, das den Handelsnamen R134a trägt, zum Einsatz. An Alternativen zu den fluorierten Kältemitteln forschen die Entwickler und Ingenieure bereits seit Anfang der neunziger Jahre. Dabei entdeckten sie ein natürliches, bereits seit über 100 Jahren bekanntes Kältemittel neu: Kohlendioxid (R744). R744 ist 1300-mal weniger klimaschädlich als R134a, hat eine gute Kälteleistung, ist ungiftig, bereits heute weltweit preisgünstig verfügbar und wird direkt aus der Luft gewonnen. Strittig in der internationalen Fachwelt ist immer wieder der Energieverbrauch der Klimaanlagen mit Kohlendioxid, der höher als sein soll als bei Anlagen mit R134a. Erfahrene Entwickler der Kohlendioxid-Klimaanlagen belegen dagegen mit Messungen sogar einen verringerten Verbrauch. Das ⁠ UBA ⁠ wird unabhängige Messungen durchführen, um zu prüfen, ob R744-Klimaanlagen auch energetisch vorteilhaft sind. Erste Ergebnisse erwartet das Amt im Herbst 2008. Vom 10. bis 12. Juni 2008 veranstaltet die Gesellschaft der Fahrzeugingenieure (SAE) in der Nähe von Phoenix, USA, das neunte internationale Symposium zu alternativen Kältemitteln für Pkw. Am 13. Juni 2008 findet am selben Ort auch das diesjährige Treffen zu Pkw-Klimaanlagen der US-Umweltbehörde EPA statt. Die Fachleute beraten dort über Alternativen zum Kältemittel R 134a, wobei sie neben R744 auch andere synthetische Kältemittel mit kleinem Treibhauspotential in Erwägung ziehen. In Europa ist der Weg zum Ersatz der hoch treibhauswirksamen, fluorierten Kältemittel vorgezeichnet. Nach der EU-Richtlinie 2006/40/EG dürfen ab 1. Januar 2011 Hersteller neue Pkw-Typen nur noch verkaufen, wenn die Klimaanlage Kältemittel enthält, die deutlich weniger klimaschädlich sind als R 134a: Das neue Kältemittel darf maximal eine 150-fach stärkere Treibhauswirkung im Vergleich zur gleichen Menge Kohlendioxid haben. Die deutschen Automobilhersteller beschlossen bereits im Herbst 2007, die Klimaanlagen neuer Pkw-Typen auf Kohlendioxid als Kältemittel umzustellen. Wegen des notwendigen produktionstechnischen Vorlaufs arbeiten die deutschen Pkw-Hersteller und ihre Zulieferfirmen schon heute mit Hochdruck an der Umstellung der Serienproduktion zum Jahr 2011. Mit einer weltweiten Umstellung auf R744 würden gleich mehrere Ziele erreicht: Die Automobilhersteller hätten eine langfristige, nachhaltige und einheitliche technische Lösung, die den Beitrag der Pkw zum Treibhauseffekt weltweit deutlich verringern würde. Wegen der technischen Besonderheiten einer R 744-Anlage bestünde - im Gegensatz zu diskutierten synthetischen Kältemittelalternativen – keine Gefahr, dass im Leckagefall wieder stark klimaschädliche Kältemittel in die Anlage eingefüllt würden.

The Blue Angel for Stationary Room Air Conditioners – market analysis, technical developments and regulatory framework for criteria development

Der zunehmende Einsatz von Klimageräten ist mit negativen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden, insbesondere durch Beiträge zum ⁠ Treibhauseffekt ⁠. Die Schaffung von Vergabekriterien für Klimageräte für das Umweltzeichen „Blauer Engel“ soll dazu beitragen, die Verbreitung von umweltfreundlichen Klimageräten mit natürlichen Kältemitteln (Treibhauspotenzial = 5) zu befördern. Als Grundlage erfolgte eine Markt- und Technikanalyse. Eine vergleichende Ökobilanz zeigt, dass Raumklimageräte, welche in gemäßigtem ⁠ Klima ⁠ mit natürlichen Kältemitteln betrieben werden, gegenüber Geräten mit konventionellen fluorierten Kältemitteln wie R 410A Treibhausgasemissionen in Höhe von 30 % vermeiden. Veröffentlicht in Texte | 22/2018.

Umweltfreundliche Klimatisierung von Zügen: Felddatenmessung und -auswertung an luftgestützter Klimaanlage am ICE 3

Heutige Bahnklimasysteme kühlen vorrangig mit fluorierten Kältemitteln, die aufgrund ihrer klimaschädlichen Wirkung seit 2016 schrittweise verknappt werden müssen. Luftgestützte Klimaanlagen, sog. Air-Cycle Anlagen, verwenden komprimierte Außenluft zur Kühlung, sie benötigen also keine fluorierten Kältemittel. Nun wurde auch belegt, dass diese schon länger im Zugbetrieb erprobten Luftklimaanlagen eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Lösung für die Kältemittelproblematik sind. Dazu wurden die Daten einer zweijährigen Felddatenmessung in einem Intercity-Express hinsichtlich des Energieverbrauchs ausgewertet und die Lebenszykluskosten dieser Klimaanlagen bestimmt. Air-Cycle Anlagen liegen im mittleren Kühl-Jahresenergiebedarf bis zu 28% unter dem von herkömmlichen R134a-Anlagen. Veröffentlicht in Texte | 119/2019.

Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln

Hauswärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln sind konventionellen Wärmepumpen mit fluorierten Kältemitteln ökologisch überlegen. Dies gilt für alle Wärmequellen: Luft, Wasser und Erdreich. Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die Propan als Kältemittel verwenden, gehören in Bezug auf den Energieverbrauch zu den besten heute auf dem Markt verfügbaren Geräten. Außerdem fallen bei ihnen nur vernachlässigbar geringe Kältemittelemissionen an. Dies führt dazu, dass mit ihnen im Vergleich zu konventionellen HFKW-Wärmepumpen bis zu 17 Prozent der Gesamttreibhausgasemissionen eingespart werden können. Der Endbericht „Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln“ enthält eine Marktübersicht über die heute in Europa angebotenen Wärmepumpen und weist durch umfangreiche Berechnungen die ökologischen Vorteile von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln nach. Veröffentlicht in Climate Change | 36/2016.

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