Mit besseren Kältemitteln gegen die Erderwärmung

Auf der ganzen Welt gibt es nach Schätzung des UN-Umweltprogramms UNEP 3,6 Milliarden Kühlgeräte. Sie regulieren Gebäudetemperaturen, sorgen aber auch dafür, dass die Corona-Impfstoffe auf ihrem Weg zu den Impfzentren nicht verderben. Die Wachstumsprognosen für Klimatechnik sind glänzend. Das UNEP glaubt, dass es bis 2050 weltweit 14 Milliarden Kühlanlagen geben wird.

Die Klimatisierung hat allerdings ihren Preis: Kühlgeräte sind zum einen wahre Stromfresser. 2020 waren laut Internationaler Energieagentur (IEA) Anlagen mit einer Kühlleistung von rund 14 Terawatt installiert. Erhebliche Umweltauswirkungen haben vor allem aber die Kältemittel. Am weitesten verbreitet sind sogenannte F-Gase. Sie finden sich laut Deutscher Umwelthilfe in 80 Prozent aller stationären und mobilen Anlagen. Diese fluorierten, halogenierten Gase schädigen die Atmosphäre besonders stark. Das weit verbreitete Mittel R134A trägt beispielsweise 1.430-mal stärker zur Erderwärmung bei als reines CO2 und ist mit diesem „Global Warming Potential“ (GWP) noch eines der weniger schädlichen synthetischen Kältemittel, berichtet das Bosch-Serviceportal „Effizienzhaus-online“.

Natürliche Alternativen sind klimaschonend, aber brennbar

Weil sie so klimaschädlich sind, sollen innerhalb der nächsten 30 Jahre 80 Prozent weniger F-Gase produziert und genutzt werden. Das haben die Vertragsstaaten der 2016 in Kigali verabschiedeten Zusatzvereinbarung des Montrealer Protokolls über Stoffe, die zu einem Abbau der Ozonschicht führen, vereinbart. Allein mit dieser Maßnahme soll nach Darstellung des UN-Ozonsekretariats der Anstieg der globalen Temperatur um 0,4 Grad Celsius begrenzt werden. In der EU und in Deutschland gelten sogar noch ambitioniertere Ziele.

Als klima- und umweltschonende Alternative zu F-Gasen gelten sogenannte natürliche Kältemittel. Dazu zählen neben CO2, das laut Umweltbundesamt (UBA) in Auto-Klimaanlagen verwendet werden kann, Stoffe wie Ammoniak, Propan und Propylen. Sie haben alle einen niedrigen GWP-Faktor von maximal drei. Anders als CO2 und viele synthetische Kältemittel weisen diese natürlichen Alternativen aber einen deutlichen Nachteil auf: Sie sind brennbar. Für ihren Einsatz müssen also alternative Technologien entwickelt werden.

So arbeitet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) beispielsweise an einer speziellen Wärmepumpe für Propan. Propan-basierte Wärmepumpensysteme werden bislang wegen der Brandgefahr zumeist in Außenanlagen eingesetzt. Die Fraunhofer-Neuentwicklung soll bei einem nur geringen Propanverbrauch eine große Klimatisierungswirkung erzielen und deswegen drinnen eingesetzt werden können.

Die Kältemittelbranche baut die Produktionskapazitäten aus

Die Kälte/Klima- und Wärmepumpen-Branche – laut Branchenvertretung „Coolektiv“ zählen dazu allein in Deutschland mehr als 3.500 Betriebe – stellt sich auf den steigenden Bedarf für klimaschonende und vor allem natürliche Kältemittel ein. So nimmt beispielsweise der international tätige Kältemittel-Hersteller Westfalen AG noch im laufenden Jahr ein neues Werk zur Abfüllung und Aufarbeitung brennbarer und nicht brennbarer Kältemittel in Betrieb.

Ins Geschäft mit Kältemitteln steigt auch die Division Performance Materials von Evonik ein. Möglich wird dies durch die Erweiterung der Kapazitäten im sogenannten C4-Produktionsverbund in Marl. Wenn die laut Evonik rund 15 Millionen Euro umfassende Investitionsmaßnahme im Dezember 2021 abgeschlossen sein wird, können 50 Prozent mehr Isobuten-Derivate produziert werden. Mit angepassten Produktionsabläufen kann das Spezialchemie-Unternehmen dann auch die drei kohlenwasserstoffbasierten Gase n-Butan, Isobutan und Propan herstellen. Unter den Produktnamen DRIVOSOL R600, R600a und R290 vermarktet Evonik diese Substanzen ab sofort als alternative, umweltschonende und energieeffiziente Kühlmittel für Kühl- und Gefriergeräte, Klimaanlagen und auch Wärmepumpen.

Propan schätzt Evonik als leistungsfähiges und umweltfreundliches Kältemittelsubstitut ein, das vor allem auch in Anlagen verwendet werden kann, die bei hohen Außentemperaturen von über 50 Grad Celsius betrieben werden. Besonders effizient sei auch der Einsatz von Isobutan und n-Butan. Diese Substanzen erlauben demnach durch ein besseres Betriebsverhalten im Vergleich zu konventionellen Kältemitteln eine geringere Kältemittelfüllung.

Evonik nutzt seine Erfahrungen für neue Anwendungsfelder

Mit den neuen Mitgliedern ihres Produkt-Portfolios betreten die Marler grundsätzlich Neuland. Sarah Kranz, Marketing-Managerin bei Evonik Performance Intermediates, betont aber: „Wir verfügen über eine langjährige Erfahrung bei der Herstellung von geruchsneutralen Flüssiggasgemischen, die wir unter dem Markennamen DRIVOSOL anbieten. Unsere Erfahrungen, insbesondere aus der Aufarbeitungstechnologie, haben wir nun genutzt und uns neue Anwendungsfelder erschlossen.“ Evonik ist überzeugt, dass sich der Einsatz dieser hochwertigen Kohlenwasserstoffe als nachhaltige Kältemittel gerade wegen deren guter Verträglichkeit und Mischbarkeit mit den gängigsten Kühlschmiermitteln bewährt.

Christian Bierhaus, Leiter Marketing und Vertrieb bei Performance Intermediates, hebt die hohe Energieeffizienz der neuen Kältemittel-Produkte hervor: „Mit dem Ausbau unseres Spezialitätengeschäfts verbinden wir beides: die steigende individuelle Nachfrage unserer Kunden zu bedienen und dabei auch noch einen kleinen Beitrag zu leisten, um den Treibhauseffekt zu reduzieren. Letzteres gelingt vor allem durch die höhere Energieeffizienz, die mit unseren Produkten erzielt werden kann.“