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.
<p> <p>Das fluorierte Kältemittel R1234yf wird in immer höheren Konzentrationen in der Atmosphäre nachgewiesen. Es entweicht vor allem aus Pkw-Klimaanlagen und zunehmend auch aus stationärer Kälte-Klima-Technik. Die extrem wasserlösliche, algengiftige und schwer abbaubare Trifluoressigsäure – ein Abbauprodukt von R1234yf – gelangt über Niederschläge in Gewässer. Das UBA rät zum Umstieg auf Alternativen.</p> </p><p>Das fluorierte Kältemittel R1234yf wird in immer höheren Konzentrationen in der Atmosphäre nachgewiesen. Es entweicht vor allem aus Pkw-Klimaanlagen und zunehmend auch aus stationärer Kälte-Klima-Technik. Die extrem wasserlösliche, algengiftige und schwer abbaubare Trifluoressigsäure – ein Abbauprodukt von R1234yf – gelangt über Niederschläge in Gewässer. Das UBA rät zum Umstieg auf Alternativen.</p><p> <p>Seit dem 1. Januar 2017 dürfen neue Klimaanlagen von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen nur noch mit Kältemitteln mit einem kleinen Treibhauspotenzial (unter 150) befüllt werden. Als Ersatzkältemittel wird seit 2011 vor allem der brennbare fluorierte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/stoff">Stoff</a> R1234yf verwendet. Bisher entwickelten erst zwei Pkw-Hersteller Klimaanlagen mit dem natürlichen Kältemittel Kohlendioxid für ausgewählte Pkw-Modelle.</p> <p>Bereits im Jahr 2012 hatte die Schweizer Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in 3.580 m Höhe am Jungfraujoch R1234yf in der Luft nachgewiesen. Im Jahr 2015 berichtete die Empa über ihre Ergebnisse der kontinuierlichen atmosphärischen Messungen von drei neu eingeführten halogenierten Stoffen: R1234yf, R1234ze(E) und 1233zd(E). Diese Stoffe werden vor allem als Ersatz für klimaschädliche Kältemittel und zur Kunststoffschäumung eingesetzt. Die aktuellen Auswertungen der Empa-Messungen bis Ende 2018 zeigen nun, dass die neuen Stoffe immer öfter und in höheren Konzentrationen in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> nachweisbar sind.</p> <p>Für R1234yf wird eine atmosphärische Lebensdauer von etwa 2 Wochen angenommen. In der Atmosphäre bildet sich aus dem Kältemittel vor allem Trifluoressigsäure (TFA). Eine Studie unter Beteiligung der Empa aus dem Jahr 2012 schätzt die zukünftig zu erwartenden TFA-Emissionen auf bis zu 19.000 Tonnen pro Jahr, die in die Umwelt gelangen, wenn alle Pkw in Europa mit R1234yf-Anlagen ausgerüstet sind. Eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/86286">aktuelle Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes </a>untersuchte heutige und zukünftige Emissionsmengen von fluorierten Gasen und das Vorkommen von TFA im Niederschlag. Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/87792">Ergebnisse </a>zeigen, dass die TFA-Einträge in die Umwelt bereits angestiegen sind mit den neuen, kurzlebigen fluorierten Kältemitteln weiter steigen werden.</p> <p>Die extrem wasserlösliche und algengiftige Säure wird mit den Niederschlägen in die Gewässer eingetragen, sie gilt als persistent, das heißt schwer abbaubar. Mit den üblichen Reinigungsmethoden ist TFA aus dem Wasser nicht entfernbar. Die zuständigen Behörden der Bundesländer befassen sich seit einiger Zeit intensiver mit diesem Stoff, der auch aus anderen Quellen wie Industrie und Landwirtschaft in die Umwelt eingetragen wird. Aus Vorsorgegründen sollte der TFA-Eintrag in die Gewässer aus allen Quellen minimiert werden.</p> <p>Daher rät das Umweltbundesamt, auf fluorierte Kältemittel wie R1234yf zukünftig zu verzichten und stattdessen auf umweltverträglichere Stoffe und Verfahren zu setzen. Für viele Anwendungen gibt es Alternativen mit natürlichen Kältemitteln wie Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen, Ammoniak oder Wasser. Für Pkw-Klimaanlagen bietet sich zum Beispiel das Kältemittel Kohlendioxid an. Es ist nicht brennbar. Im Gegensatz zu R1234yf, das im Brandfall und an heißen Oberflächen giftige Stoffe wie Fluorwasserstoff und Carbonylfluorid bilden kann – ein Sicherheitsrisiko für Insassen und Rettungskräfte.</p> </p><p>Informationen für...</p>
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.
Eine Pharmafirma stellt Generika her, welche in chemischen Batch-Reaktoren produziert werden. Um in den Prozessreaktoren jederzeit die benötigten Temperaturen herstellen zu können und damit die Reaktionen genau und kontrolliert ablaufen zu lassen, werden Betriebsmedien mit drei unterschiedlichen Temperaturniveaus zur Verfügung gestellt. Das warme Wasser und das kalte Propylenglykol-Wasser-Gemisch müssen im Rücklauf vom Prozess erneut von 70 auf 90 °C erhitzt bzw. von -4 auf -10 °C gekühlt werden. Dabei erfolgte die Erhitzung des Wassers bisher über einen konventionellen Kessel-Heizprozess, der auf fossilen Brennstoffen basierte. Die Kälteerzeugung zur Kühlung des Propylenglykol-Wasser-Gemisches fand über eine herkömmliche Kältemaschine statt. Prozesswärme und -kälte wurden getrennt erzeugt. Das betreffende Pharmaunternehmen wurde zu diesem Prozess von der Firma thermea Energiesysteme GmbH beraten. Dieses mittelständische Unternehmen stellt in Deutschland unter dem Markennamen „thermeco₂“ Hochtemperaturwärmepumpen, Kältemaschinen und Drucklufttrockner für den industriellen Einsatz und die Gebäudetechnik her. Das folgende Beispiel basiert auf Informationen der thermea. Da bei dem Pharmaunternehmen sowohl Kühl- als auch Heizprozesse stattfinden, lag es hier nahe, eine Wärmepumpe als Bindeglied zwischen beiden Prozessen einzubauen. Das Prinzip des thermea-Wärmepumpen-Kreisprozesses ist analog dem linksläufigen Kreisprozess bei herkömmlichen Kompressionskältemaschinen bzw. Wärmepumpen. Mit dieser Wärmepumpe wird auf der Kaltwasserseite das PropylenglykolWasser-Gemisch von -4 auf -10 °C gekühlt und auf der Warmwasserseite das Wasser von 70 auf 90 °C erhitzt. Die Wärmepumpe wird mit dem natürlichen Kältemittel CO2 betrieben. So wird der bestehende Heizprozess (Gaskessel) im Rücklaufsystem ersetzt und hauptsächlich nur noch als Redundanz benötigt. Zur Erreichung der hohen Wassertemperaturen wird in der thermea-Wärmepumpe das CO2 bis in den überkritischen Bereich verdichtet. Die Energie des überkritischen Kältemittels wird isobar an Wasser abgegeben. Durch den Einbau der Wärmepumpe konnten 100 % Wärmeenergie im Rücklaufsystem gespart werden. Die thermea. Energiesysteme GmbH schätzt den bisher im Jahresdurchschnitt angefallenen Stromverbrauch auf circa 595.000 kWh. Bei einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 525.000 kWh pro Jahr durch die neue Wärmepumpe konnte eine Reduktion von ~ 70.000 kWh pro Jahr erzielt werden. Ein weiterer positiver Nebeneffekt zur Energieeinsparung zeigt sich in der Reduzierung des Einsatzes klimaschädlicher Treibhausgase, da die bisher eingesetzte Kältemaschine ein Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial enthielt. Die neue Wärmepumpe verwendet CO2 als Kältemittel und ist damit weniger klimaschädlich.