Natürliche Kältemittel als Zukunft der umweltfreundlichen Kältetechnik?

In der Kältetechnik stehen heute verschiedene Kältemittel zur Verfügung, darunter klassische HFCs, Low-GWP-Kältemittel und natürliche Kältemittel. Während klassische und Low-GWP-Kältemittel weit verbreitet sind, gewinnen natürliche Kältemittel aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und Effizienz zunehmend an Bedeutung. Klassische/Standardkältemittel sowie LowGWP-Kältemittel, sowie ihre Vor- und Nachteile, wurden in vorherigen Artikeln bereits beschrieben. Dieser Artikel hier nun beleuchtet die Vorteile natürlicher Kältemittel gegenüber ihren konventionellen Gegenstücken.

Was sind natürliche Kältemittel?

Natürliche Kältemittel sind Substanzen, die ohne chemische Modifikation in der Natur vorkommen und für Kälteanwendungen geeignet sind. Die häufigsten natürlichen Kältemittel sind:

Ammoniak (NH3): Seit über 100 Jahren in der Kältetechnik im Einsatz, bekannt für seine hohe Effizienz und günstigen thermodynamischen Eigenschaften. GWP = 0

Kohlenwasserstoffe (z.B. Propan, R290; Isobutan, R600a): Effektive Kältemittel mit sehr niedrigem Treibhauspotenzial und guter Energieeffizienz. GWP = 3

Kohlendioxid (CO2, R744): Nicht brennbar und umweltfreundlich, mit guten thermodynamischen Eigenschaften bei hohen Druckverhältnissen und großen Temperaturunterschieden. GWP = 1

Vorteile natürlicher Kältemittel

1. Umweltfreundlichkeit

Natürliche Kältemittel haben keine oder eine sehr geringe Auswirkung auf die globale Erwärmung und die Ozonschicht. Im Gegensatz dazu tragen klassische HFCs (Fluorkohlenwasserstoffe), auch Standardkältemittel genannt und selbst einige Low-GWP-Kältemittel erheblich zum Treibhauseffekt bei.

Kein Ozonabbaupotential (ODP): Natürliche Kältemittel zerstören die Ozonschicht nicht, da sie keine chlorierten Verbindungen enthalten.

Niedriges Treibhauspotential (GWP): Natürliche Kältemittel wie CO2 (GWP = 1) und Kohlenwasserstoffe (GWP < 3) haben vernachlässigbare Auswirkungen auf die globale Erwärmung im Vergleich zu HFCs (GWP von 1000 bis über 4000).

2. Effizienz und Betriebskosten

Natürliche Kältemittel bieten oft eine bessere Energieeffizienz, was zu niedrigeren Betriebskosten und geringerem Energieverbrauch führt.

Höhere Energieeffizienz: Ammoniak und CO2 weisen hervorragende thermodynamische Eigenschaften auf, die in vielen Anwendungen zu einer höheren Effizienz führen können.

Kosteneffizienz: Trotz höherer Anfangsinvestitionen können natürliche Kältemittel langfristig kosteneffizienter sein aufgrund geringerer Energiekosten und Wartungsanforderungen.

3. Langfristige Verfügbarkeit und Stabilität

Natürliche Kältemittel sind von Natur aus stabil und unterliegen keinen regulatorischen Beschränkungen oder Produktionsverboten.

Regulatorische Stabilität: Natürliche Kältemittel sind weniger von zukünftigen Regulierungen betroffen, da sie umweltfreundlich sind und keine schädlichen Auswirkungen haben.

Nachhaltigkeit: Die Verfügbarkeit natürlicher Kältemittel ist langfristig gesichert, im Gegensatz zu synthetischen Kältemitteln, die durch regulatorische Maßnahmen eingeschränkt werden können.

Herausforderungen und Lösungen

Obwohl natürliche Kältemittel viele Vorteile bieten, gibt es auch Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt:

Sicherheitsaspekte: Einige natürliche Kältemittel wie Ammoniak sind toxisch, und Propan ist brennbar. Durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen und Schulungen kann jedoch ein sicherer Betrieb gewährleistet werden.

Technische Anforderungen: Die Handhabung und das Design von Systemen mit natürlichen Kältemitteln erfordern spezifisches Wissen und Erfahrung. Moderne Technologie und Forschung haben jedoch zu verbesserten Systemen und Komponenten geführt, die diese Herausforderungen adressieren.

Wie können natürliche Kältemittel Standard- oder LOW-GWP-Kältemittel ersetzen?

Zunächst sei erwähnt, dass natürliche Kältemittel nicht einfach in bestehende Kälteanlagen eingefüllt werden können. Für den Einsatz von natürlichen Kältemitteln wird also „immer“ auch eine neuen Anlagentechnik benötigt.

Für Ammoniak und CO2 ergeben sich spezifische, eingeschränkte Einsatzmöglichkeiten. Eine typische Anwendung von Ammoniak besteht im Bereich Lagerung Lebensmittel. Ebenso ist CO2 klassisch im Lebensmittelbereich im Einsatz. Durch die Tatsache, dass CO2 hohe Temperaturunterschiede benötigt, um effektiv zu arbeiten, ist es häufig auch bei Tiefkühlungen oder Niedertemperaturen im Supermarkt im Einsatz.

Bei Propan, bzw. Isobutan besteht die Gefahr der Brennbarkeit. Durch eine Begrenzung der Mengen pro eingesetztem Gerät, Einsatz von Sensorik zur Überwachung, Kapselungen der Maschinen sowie die Einhaltung bestimmter Abstände am Aufstellort, werden hier entsprechende Vorkehrungen getroffen, die von Planern, Fachunternehmen und Herstellern entsprechend ausgelegt werden.

Fazit

Natürliche Kältemittel stellen eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zu klassischen und Low-GWP-Kältemitteln dar. Ihre Vorteile in Bezug auf Umweltfreundlichkeit, Effizienz und langfristige Verfügbarkeit machen sie zu einer attraktiven Option für die Kältetechnik. Trotz einiger Herausforderungen bieten technologische Fortschritte und ein wachsendes Bewusstsein für Umweltprobleme starke Argumente für den verstärkten Einsatz natürlicher Kältemittel. Vor allem das natürliche Kältemittel R290 Propan, bringt vielseitige Einsatzmöglichkeiten in Kaltwassersätzen (Chiller) und bei Wärmepumpen.

Die Wahl des richtigen Kältemittels hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung, den Sicherheitsaspekten und den langfristigen Zielen der Nachhaltigkeit ab. Natürliche Kältemittel bieten eine zukunftssichere Lösung, die sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile bietet.

Alle Angaben unverbindlich.
Stand Juni 2024

Wir beraten Sie gerne individuell und vor Ort!