Die neue Verordnung der Europäischen Union (EU) über die Verwendung teilfluorierter Kohlenwasserstoffe (HFC) in Kälteanlagen (F-Gas-Verordnung) hat erhebliche Auswirkungen für Hersteller, Betreiber von Kälte- und Klimaanlagen, Wärmepumpen sowie für Dienstleister, die beispielsweise Wartung und Service für diese Systeme anbieten.

Das können notwendige Neuinstallationen, Umrüstungen und Umbauten und auch der Einsatz alternativer Kältemittel sein. Auch andere Nicht-EU-Länder betonten auf dem UN-Klimagipfel im September 2019 in New York, dass sie sich den Regelungen anschließen wollten. GEA, einer der weltweit führenden Technologie- und Innovationsführer bei der Entwicklung umweltfreundlicher, wirtschaftlicher Lösungen im Bereich der Kälte-, Wärmepumpen- und Klimatechnik appelliert an die Kunden und Nutzer, Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) von über 2500 zu ersetzen, da sie nach der europäischen F-Gas-Gesetzgebung in bestimmten stationären Kälteanwendungen verboten sind. Zurückgewonnenes und wiederaufbereitetes Kältemittel kann bis 2030 weiterhin für die Wartung bestehender Anlagen verwendet werden, wird aber wahrscheinlich kostspielig und knapp (wie bereits beim Ausstieg aus r22 erlebt).

Definitionen von Begriffen: Was sind F-Gase und was ist mit dem Global Warming Potential (GWP) gemeint?

Der Begriff „F-Gase" steht für fluorierte Treibhausgase und ist ein Sammelbegriff für teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFC), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC), Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3). Sie tragen zum Abbau der stratosphärischen Ozonschicht bei, was wiederum zu einer globalen Erwärmung führt. GWP steht für „Global Warming oder Global Warming Potential" einer Substanz. Der GWP-Wert eines Kältemittels definiert sein relatives Treibhauspotenzial in Bezug auf CO₂ (auch bekannt als CO₂-Äquivalent). Der Wert beschreibt die globale Erwärmungswirkung über einen bestimmten Zeitraum, bei Kältemitteln in der Regel mehr als 100 Jahre. Je höher der GWP-Wert, desto schädlicher ist der Stoff für das Klima. Um dies zu veranschaulichen, hier eine Beispielrechnung. Das CO₂-Äquivalent des üblichen Kältemittels R134a über einen Zeitraum von 100 Jahren ist 1430. Das bedeutet, dass ein Kilogramm R134a innerhalb der ersten 100 Jahre nach seiner Freisetzung 1430 Mal so viel zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO₂. Die Freisetzung von 1 kg R134a entspricht somit der Freisetzung von 1430 kg CO₂.

Was will die EU mit dieser neuen Verordnung erreichen?

Die neue F-Gas-Verordnung der EU ist ein Beitrag zur Senkung der Emissionen des Industriesektors um 79 Prozent bis 2030, wobei die Emissionen von 1990 als Ausgangswert herangezogen werden. Die neuen Verordnungen zielen darauf ab, die Emissionen fluorierter Treibhausgase (F-Gase) in der EU bis 2030 um 70 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente auf 35 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente zu reduzieren. Die Verringerung der Emissionen fluorierter Treibhausgase soll durch drei wesentliche Regulierungsansätze erreicht werden:

  1. die Einführung einer schrittweisen Reduzierung (Phase-Down) der auf dem Markt verfügbaren Mengen teilfluorierter Kohlenwasserstoffe (HFC) auf ein Fünftel der heutigen Absatzmengen (100 % Startwert im Jahr 2015 basierend auf dem durchschnittlichen CO₂-Äquivalent zwischen 2009 und 2012) bis 2030,
  2. um die Verwendung und das Inverkehrbringen zu verbieten, wo dies technisch möglich ist, stehen klimafreundlichere Alternativen zur Verfügung.
  3. Aufrechterhaltung und Ergänzung der Vorschriften für die Dichtheitsprüfung, Zertifizierung, Entsorgung und Kennzeichnung. Insbesondere soll mit der neuen F-Gas-Verordnung ein Anreiz geschaffen werden, Alternativen anstelle von F-Gasen zu verwenden.

Überblick über die Vorschriften

Konkret bedeutet dies, dass HFCs weiterhin verwendet werden dürfen, aber in den kommenden Jahren immer weniger verfügbar sein werden und ihre Verwendung in der gewerblichen und industriellen Kältetechnik folgenden Einschränkungen unterliegt:

  • Ab dem 1. Januar 2020 wird die Verwendung von unbehandeltem HFC mit einem GWP-Wert von ≥ 2500 in neuen stationären Kälteanlagen verboten. Mit einem GWP-Wert von 3920 fällt R404A unter dieses Verbot, ebenso wie R-507, es sei denn, die Betriebstemperatur liegt unter -50 °C. Als weitere Konsequenz ist die Verwendung von HFKW mit einem GWP-Wert ≥ 2500 für die Wartung und Instandhaltung von Kälteanlagen mit einer Füllmenge von 40 t CO₂ oder mehr (das wären rund 10 kg R404A) ab dem 1. Januar 2020 verboten.
  • Ab dem 1. Januar 2020 ist die Verwendung von HFKW mit einem GWP-Wert ≥ 2500 in neuen hermetisch abgeschlossenen Kühlgeräten für den gewerblichen Einsatz verboten. Im Jahr 2022 darf der GWP-Wert dann maximal 150 betragen.
  • Ab dem 1. Januar 2022 sind HFKW mit einem GWP-Wert ≥ 150 in neuen hermetisch abgeschlossenen Kühlgeräten mit einer Leistung von 40 kW oder mehr verboten, mit Ausnahme des Hauptkreislaufs von Kaskadensystemen, deren Kältemittel einen GWP-Wert unter 1500 aufweisen muss.
  • Ab dem 1. Januar 2022 ist es nicht mehr erlaubt, Kühlgeräte für den gewerblichen Einsatz mit dem Kältemittel R134a in Verkehr zu bringen. Bis 2025 werden weitere Produkte, wie stationäre Kälteanlagen oder Monosplit-Klimageräte, mit besonders klimaschädlichen F-Gasen schrittweise vom Markt genommen. 
  • Bis zum Jahr 2030 wird die GWP-gewichtete HFC-Menge, die jährlich in Verkehr gebracht werden kann, auf genau 21% des aktuellen Wertes reduziert. Mögliche Folgen dieser Abwicklungen könnten Preiserhöhungen oder eine Verknappung an Kältemitteln sein.
  • Bis zum 1. Januar 2030 dürfen jedoch unter bestimmten Bedingungen wiederaufbereitete und recycelte fluorierte Treibhausgase noch für die Wartung oder Instandhaltung bestehender Kühlsysteme verwendet werden. Dies würde die Lebensdauer des R404A-Systems auf etwa 15 Jahre begrenzen, wenn das Kältemittel nicht ausgetauscht wird.
F-Gas

Empfehlung des GEA-Experten

David Blankley, GEA Product Manager Cooling, Director Cooling Application, erklärt: „Die Frist für die Umstellung auf umweltfreundliche Kältemittel rückt näher. Die meisten Kühlsysteme, die Treibhausgase verwenden, müssen durch solche ersetzt werden, die mit natürlichen Kältemitteln wie Ammoniak, CO₂ oder Kohlenwasserstoffen umgehen können. Ammoniak zum Beispiel ist ein natürliches Kältemittel, das keinen Einfluss auf die globale Erwärmung oder den Ozonabbau hat", sagt Blankley. Es entspricht auch der globalen Gesetzgebung. Für den GEA-Experten steht fest: „Lebensmittelunternehmen sollten eher früher als später handeln, da die Zeit abläuft, um die neuen, auf  natürlichen Kältemittel basierten Systeme zu installieren, die zur Verringerung ihrer Umweltauswirkungen erforderlich sind. In den meisten Fällen ist nicht möglich, ein F-Gassystem mit einem Naturgas und insbesondere Ammoniak, nachzurüsten. Wir unterstützen Kunden mit Kältemittel-Kompressoren auf Basis von natürlichen Kältemitteln bereits seit 1918 und helfen unseren Kunden weiterhin bei ihren aktuellen und bevorstehenden Herausforderungen.“

Beispiel einer GEA-Kühllösung in der Lebensmittelindustrie

Es gibt ein gutes Beispiel dafür, wie GEA seinen Kunden mit seiner Expertise im Kühlgeschäft hilft. In Großbritannien hat GEA bereits ein großes ammoniakbasiertes System für einen großen Lebensmittelhersteller und -händler mit mechanischer und Absorptionskühlung installiert und damit zur Versorgung eines der energieeffizientesten Tiefkühl-Distributionszentren in Europa beigetragen.

Ein Kunde aus der Lebensmittelindustrie wollte ein neues Kühlhaus bauen. Die Frage war, welches Kältemittel verwendet werden sollte. Das Kältemittel sollte ökonomisch und ökologisch sinnvoll sein. Die Stärke und Kompetenz von GEA ist das Gesamtkonzept einer Anlage. Und so schuf GEA eine Lösung mit Ammoniak. 

Robert Unsworth, Head of Sales (Refrigeration) bei GEA UK, erklärt das Design dieses hochmodernen Anlagendesigns: „Der Ammoniakabsorber im System gibt seine Wärme an ein gemeinsames Kondensationssystem zurück, das sowohl die Rückgewinnung für die Fußbodenheizung als auch die Abtauung ermöglicht. Dadurch werden andere damit verbundene Abfallströme wie Kühlturmwasser, Chemikalien, Abwasser, Ventilatoren und Pumpenleistung deutlich reduziert. Die Wärme wird auch für die Fußbodenheizung durch Unterkühlung von Ammoniak zurückgewonnen, was nicht nur freie Wärme liefert, sondern auch den Wirkungsgrad des Kompressors verbessert.“

„Typischerweise werden in einer Lebensmittel-Lagerumgebung bis zu 90% des Energieverbrauchs für die Kühlung verwendet. Während dieser Betrieb eine Kälteleistung von 12.000 Haushaltsgefrierschränken aufweist, verbraucht das System weniger als ein Drittel der Energie, die die beiden Kühlhäuser verbrauchen, die es im Größenvergleich ersetzt. Darüber hinaus wurde der Wasser- und Chemikalienverbrauch um 86% gesenkt, was der jährlichen Wassereinsparung von elf olympischen Schwimmbädern entspricht". Unsworth ist der Ansicht, dass Lebensmittelhersteller die Umstellung auf Kühlsysteme, die ihre Emissionen und letzten Ende auch die Energiekosten senken können, nicht hinauszögern sollten. Eine Ammoniakanlage (insbesondere eine zentrale) ist wesentlich effizienter als Kühlhäuser mit Treibhausgasen. Unsworth nutzt folgenden Vergleich: Es ist wie das  Fahren eines alten Autos, das beim Fahren von A nach B Schadstoffe ausstößt, während einem als Alternative ein glänzendes, neues Hybridmodell mit besserer und die Umwelt nicht so sehr belastendem Antrieb angeboten wird. 

Unsworth ermutigt die Hersteller, jetzt zu handeln und erklärt: „Wenn Kühlhäuser, Fabriken oder Gefrierschränke eines der Gase verwenden, die ab Ende 2019 oder spätestens 2030 verboten werden - je nach Art des Systems -, könnte sich ein Lieferengpass bei diesen Gasen als verheerend erweisen, da Unternehmen möglicherweise nicht in der Lage sind, das Problem rechtzeitig zu lösen. Es drohen dann längere Ausfallzeiten in der Produktion. GEA bietet seinen Kunden eine Gesamtlösung, die in Verbindung mit einer Wärmepumpe dazu führt, dass weniger Kessel zur Wärmeerzeugung benötigt werden und diese Wärme oder Energie wiederverwendet werden kann, anstatt verschwendet zu werden." 

Eine Wärmepumpe ist eine viel umweltfreundlichere und wirtschaftlichere Lösung als herkömmliche Heizungsalternativen. Industrie, Kommunen und Hausbesitzer nutzen Wärmepumpen-Systeme seit vielen Jahren. Die Lebensmittelindustrie erkennt zunehmend die erheblichen finanziellen und ökologischen Vorteile des Einsatzes von Wärmepumpen insbesondere dann, wenn sie in Prozesse eingebunden sind, die zunächst Wärme für die Produktion von Lebensmitteln und folgend dann Kühlung benötigen. 

„GEA als einer der weltweit führenden Anbieter von Hightech-Kälteanlagen und -Lösungen, hat es sich zur Aufgabe gestellt, Unternehmen bei der Einhaltung der neuen Gesetzgebung zu unterstützen 9indem gemeinsam mit den Kunden Lösungen erarbeitet werden, um die Emissionen von CO₂ zu reduzieren und die Energieeinsparungen der Wärmepumpentechnik zu nutzen. Wenn Sie aufgrund von Gesetzesänderungen zu Investitionen gezwungen sind, gibt Ihnen der Einbau einer Wärmepumpe einen Return on Investment und die Möglichkeit, diese Kosten schneller in Ihrem Unternehmen zu amortisieren", erklärt Unsworth.

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Natürliche Kältemittel

Industrielle Kältetechnik und Kühlung

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