Klimaschädliche Kältemittel

Fluorierte Gase (kurz F-Gase genannt) sind extrem klimaschädliche Treibhausgase und tragen erheblich zum Klimawandel bei. Sie werden hauptsächlich als Kältemittel in Klimaanlagen und Kühlgeräten verwendet. Mehr als 80 Prozent der Kältemittel in stationären und mobilen Anlagen basieren heute auf F-Gasen. Weil die global installierte Kälteleistung sprunghaft ansteigt, ist ein Austausch der klimaschädlichen hin zu natürlichen Kältemitteln von besonderer Bedeutung.

Umweltwirkung von F-Gasen

F-Gase wurden in erster Linie als Ersatzstoffe für die unter das Montreal Protokoll fallenden FCKW und HFCKW entwickelt. Sie schädigen nicht die Ozonschicht, sind aber starke Treibhausgase: Ihr Treibhauspotenzial (GWP) liegt um bis zu 24.000-mal über dem von CO2. Das am weitesten verbreitete Kältemittel R134a hat immerhin ein GWP 1.430-mal stärker als CO2. Sie liegen bei üblichen Umgebungsbedingungen gasförmig vor und sind damit flüchtig. Verluste bei der Befüllung und beim Entsorgen der Anlage sowie durch Leckagen im kontinuierlichen Betrieb sind daher, insbesondere bei der üblich langen Lebensdauer der Anlagen, unvermeidbar. Eine erfolgreiche Reduktion von F-Gas-Emissionen könnte die globale Klimaerwärmung bis 2100 um bis zu 0,5 Grad Celsius verringern. Dies wäre ein bedeutender Anteil zur Erreichung der international vereinbarten Klimaschutzziele.

Natürliche Kältemittel / Nicht-halogenierte Kältemittel

Natürliche Kältemittel haben ein sehr geringes Treibhausgaspotential und stellen somit im Falle eines Entweichens keine Gefahr für das Klima dar. Zu ihnen zählen z.B. Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlendioxid (CO2) oder Ammoniak (NH3). Sie bringen einen weiteren Vorteil mit sich, da die entsprechenden Anlagen meist effizienter als solche mit F-Gasen arbeiten. Dieses führt zu geringerem Stromverbrauch und somit zu geringeren Emissionen im Zusammenhang mit der Herstellung der benötigten Energie. Jedoch sind auch natürliche Kältemittel mit technischen Herausforderungen verbunden. So sind Kohlenwasserstoffe brennbar und Ammoniak giftig. Daher bedarf es bei der Anwendung entsprechender Sicherheitsvorkehrungen. CO2 ist ein sehr druckintensives Kältemittel und bedarf stärkerer Rohrleitungen und somit eines höheren Materialaufwands.

Die Deutsche Umwelthilfe möchte nachhaltige Kälte- und Wärmetechnologien auf der Basis natürlicher Kältemittel vorantreiben, um Treibhausgasemissionen in diesen Sektoren zu reduzieren. Der Schwerpunkt des Vorhabens soll auf Anwendungen liegen, in denen effiziente Alternativen zu chemischen Kältemitteln vorhanden sind und die das größte Minderungspotenzial aufweisen. Dies gilt für den Einsatz nachhaltiger Kältetechnik im Lebensmitteleinzelhandel sowie im Bereich der Wärmeerzeugung mittels Wärmepumpen. Ziel des Vorhabens ist es, die Voraussetzungen für Entwicklung und Anwendung solcher Anlagen zu verbessern, sodass Unternehmen und öffentliche Hand zur Nutzung natürlicher Kältemittel in den genannten Bereichen übergehen.

Neben indirekten Emissionen durch den Energieverbrauch der Anlagen entstehen große Mengen an direkten Emissionen durch den Verlust bislang eingesetzter Kältemittel mit hohem Treibhausgaspotential. Der Einsatz natürlicher Kältemittel als Ersatz für F-Gase soll stärker und schneller als über die bestehende F-Gas-Verordnung ((EU) Nr. 517/2014) vorgesehen unterstützt werden, um so einen signifikanten Beitrag zum Klimaschutz nicht ungenutzt zu lassen. Wir bringen Experten, Hersteller, Behörden und Anwender zusammen, um die Hindernisse in Richtung Technik, Etablierung, Normen, Fortbildung und Entsorgungsservice zu definieren und zu überwinden.

Der verstärkte Einsatz natürlicher Kältemittel in der Praxis und der damit verbundene Rückgang klimaschädlicher F-Gas-Emissionen kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Einen signifikanten Einfluss hat dabei eine Änderung der derzeitigen Normung, die den Einsatz von Kohlenwasserstoffen limitiert. Mit einer Änderung der Norm zugunsten höherer Füllmengen des Kältemittels Propan können F-Gas-freie Kälteanlagen und Wärmepumpen in einer breiteren Vielfalt von Anwendungen auf den Markt kommen. Diese können überdies auch in wärmeren Regionen effizienter als das Kältemittel CO2 genutzt werden.

Die Treibhausgasemissionen durch Kältemittelverluste in Supermärkten sind enorm. Das Statistische Bundesamt rechnet in seiner Erhebung über klimawirksame Stoffe im Jahr 2015 allein für das Kältemittel R404A mit Treibhausgasemissionen, die rund 2 Millionen Tonnen CO2 entsprechen – nur um Kältemittel zu ersetzen, die durch Leckagen ausgetreten sind. Weitet man die Betrachtung auf alle fluorierten Kältemittel aus (wie z.B. R134a), sind es sogar 4,6 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente. Klimaverträgliche Alternativen mit natürlichen Kältemitteln findet man meist in großen Verbundkälteanlagen, die mit dem Kältemittel CO2 arbeiten sowie in steckerfertigen Kühl-und Tiefkühlgeräten (z.B. Truhen), die mit Kohlenwasserstoffen als Kältemitteln arbeiten.

Um das mit dem Ausströmen von brennbarem Propan verbundene Sicherheitsrisiko zu ermitteln, beauftragte die Deutsche Umwelthilfe Tests beim TÜV-Nord im Jahr 2016 an zwei großen steckerfertigen Kühlregalen. Hierbei wurde die Konzentration des brennbaren und explosiven Propans in der Umgebungsluft der Anlagen mit unterschiedlichen Füllmengen untersucht, in denen zu Testzwecken Leckagen simuliert wurden. Die Ergebnisse zeigten fast ausschließlich eine deutliche Unterschreitung der sicherheitsrelevanten Konzentration, auch bei deutlich pessimistischen (höchst unwahrscheinlichen) Leckageszenarien. Faktoren wie der Einsatz von Ventilatoren oder die Platzierung des Kondensators am Gerät haben deutlich mehr Einfluss auf die Sicherheit als die Menge des eingesetzten Kältemittels. Höhere Füllmengen von brennbaren Kältemitteln sind somit auch unter Beachtung der entsprechenden Sicherheitsstandards möglich. Sie könnten wesentlich dazu beitragen, größere umweltfreundliche Kühlregale auf den Markt zu bringen und klimaschädliche Technologien zu ersetzen.

Test Kühlregal Propan© DUH

Eine wichtige Rolle in der Klimaschutzpolitik Deutschlands spielt die Umsetzung der „Wärmewende“. Der Anteil an Ölheizungen muss stark zurückgehen und durch klimagerechte und kosteneffiziente Anlagen ersetzt werden. Mit der energetischen Sanierung bestehender Gebäude sowie dem Neubau energieeffizienter Gebäude soll sich der Wärmebedarf drastisch verringern. Wärmepumpen eignen sich besonders aufgrund ihres flexiblen Leistungsspektrums als Lösung für energetisch sanierte bzw. neu errichtete Gebäude. Heute werden sie jedoch üblicherweise mit fluorierten Kältemittel betrieben. Die Deutsche Umwelthilfe will sich in dem Projekt für den Einsatz von natürlichen Kältemitteln in Wärmepumpen stark machen. Hierzu sollen das Potential und die technischen Möglichkeiten analysiert und bestehende effiziente Technologien befördert werden. Eines unserer Ziele ist es, dass Neubauten oder Sanierungen öffentlicher Gebäuden zukünftig mit effizienten und F-Gas freien Technologien geplant und ausgestattet werden.

Auch neue Anlagen verlieren Kältemittel und heizen somit das Klima an.

Nach der bisherigen Vergabegrundlage des Blauen Engels für Wärmepumpen wird im TEWI-Wert (ganzheitlicher Emissionswert aus direkten und indirekten Emissionen) ein Entsorgungsverlust für Kältemittel von 20 Prozent sowie eine jährliche Verlustrate von 2 Prozent über 15 Jahre berücksichtigt (RAL-UZ 121, 2008). Insgesamt wird somit angenommen, dass selbst bei umweltfreundlichen Anlagen, die für die Kennzeichnung mit dem Blauen Engel in Frage kommen, durchschnittlich knapp 50 Prozent der ursprünglichen Kältemittelfüllmenge über die Laufzeit der Anlage in die Umwelt entweicht. Ein kleines Beispiel: Für eine Wärmeleistung von 3 KW wird ungefähr 1 Kilogramm Kältemittel benötigt (z.B. R410A mit einem Klimafaktor von 2.088). Bei einem Einfamilienhaus mit einer installierten Wärmepumpe mit 12 kW Leistung und 4 Kilogramm Kältemittel wären dies somit Emissionen von rund 4 Tonnen CO2-Äquivalenten in der Laufzeit der Anlage.

Die EU-Richtlinie über Emissionen aus Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen (2006/40/EG) schreibt vor, dass die nach dem 1. Januar 2011 neu typgeprüften Fahrzeugmodelle bzw. spätestens ab dem 1. Januar 2017 alle Neufahrzeuge nur noch Kältemittel mit einem Klimafaktor unterhalb von 150 einsetzen dürfen. Fast ausnamelos nutzen Autohersteller dann das synthetische Kältemittel R1234yf.

Mehrere Untersuchungen der Deutschen Umwelthilfe, zuletzt im Jahr 2014, zeigten, dass R1234yf äußerst gefährlich ist. Die Chemikalie wird auch bei Fahrzeugbränden, die nicht direkt auf einen Austritt von R1234yf zurückzuführen sind, zum Risiko für Insassen, Ersthelfer und Rettungskräfte. Angesichts dieser erneut bestätigten Risiken fordert die DUH ein Verbot von R1234yf und spricht sich für den schnellstmöglichen Einsatz der sicheren und umweltfreundlichen Alternative CO2 aus.

Mehr Informationen hierzu finden Sie bei unserer Initiative PRO KLIMA.

Copyright: Steffen Holzmann

Barbara Metz
Stellvertretende Bundesgeschäftsführerin
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Förderer:

Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Der Projektträger Jülich verwaltet im Auftrag des BMU die Mittel der Nationalen Klimaschutzinitiative und unterstützt bei der Umsetzung der Forschungs- und Innovationsprogramme.

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