Klimaschutz

Kühlen und Klimatisieren gehören heute zum alltäglichen Leben. Keiner möchte auf gekühlte Lebensmittel oder klimatisierte Büros verzichten. Ohne Kältemittel geht das vielfach nicht. Allerdings können bei geeigneten Randbedingungen auch Verfahren ohne Kältemittel zum Abführen von Wärme eingesetzt werden, wie das Kühlen mit einem Kühlturm, mit Grundwasser, mit freier Kühlung oder durch Abwärmenutzung. Alle Verfahren zum Abführen von Wärme sollten energieeffizient und umweltschonend sein.

Werden Kältemittel verwendet, so ist die Wahl des Kältemittels von erheblicher Bedeutung für die Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. Neben den natürlichen Kältemitteln wie Kohlenwasserstoffen, Ammoniak (NH3) und Kohlendioxid (CO2) gibt es noch immer klimaschädliche Kältemittel (siehe Abschnitt 2). Letztere werden in über 95 % aller bestehenden Kälteanlagen verwendet.

Fluorierte Kältemittel können zur Erderwärmung beitragen. Sie haben ein oft vielfach höheres Treibhauspotenzial (GWP) als CO2.

Teilfluorierte Kohlenwasserstoffe  sind die Gruppe der am häufigsten verwendeten fluorierten Kältemittel. Sie kommen in zahlreichen Industriezweigen in Kälteanlagen, Klimaanlagen und Wärmepumpen zum Einsatz. Übliche Kältemittel sind R 134a, R 404A und R 407C. Eine Liste der gängigsten Kältemittel finden Sie auf der UBA-Homepage unter dem Stichwort Treibhauspotentiale oder auszugsweise in Abbildung 3.

Eine ausführlichere Liste finden Sie unter www.uba.de; Stichwort Treibhauspotentiale.

Die Verordnung (EU) Nr. 517/2014 regelt den Einsatz, Umgang und die Entsorgung klimaschädlicher Kältemittel und setzt für verschiedene Anwendungen klare Ausstiegsfristen. Konkretisiert wird diese Verordnung in Deutschland durch die Chemikalien-Klimaschutzverordnung.

Die Verantwortung, Emissionen fluorierter Kältemittel zu verhindern und Aufzeichnungen zu führen, liegt klar beim Betreiber und nicht beim Serviceunternehmen. Vertraglich kann diese Aufgabe delegiert werden, die Verantwortung jedoch nicht.

Zu den Betreiberpflichten nach der Verordnung (EU) Nr. 517/2014 zählen:

1. Vermeidung von Leckagen
2. Reparaturpflicht
3. Pflicht zu regelmäßigen Dichtheitskontrollen, siehe Infokasten
4. Pflicht für Leckageerkennungssysteme
5. Aufzeichnungspflichten
6. Rückgewinnungspflichten
7. Pflicht zur Prüfung der erforderlichen Zertifizierungen
8. Beachtung der Kaufs- und Verkaufsvoraussetzungen

Das Fließschema in Abbildung 3 kann Ihnen helfen, Ihre Pflichten zu identifizieren. Abbildung 2 enthält weitere Erläuterungen.

Zu den Pflichten des Fachbetriebes gehören der Nachweis der Sachkunde durch Zertifizierung des Personals und gegebenenfalls des Betriebes, die Aufbewahrung der Anlagenaufzeichnungen in Kopie sowie die Rückgewinnungs- und Entsorgungspflicht.

Gut zu wissen: Wer gilt als Betreiber? Ob Sie Betreiber sind, hängt davon ab, ob Sie die Kon-trolle über das technische Funktionieren der Einrich-tung haben. Es ist sekundär, ob Sie auch der Eigentü-mer sind. Gut zu wissen: Welche Intervalle gelten für Dichtheitskontrollen? ▸▸ 5 t bis unter 50 t CO2-Äquivalente: alle 12 Monate, mit LES7 alle 24 Monate ▸▸ 50 t bis unter 500 t CO2-Äquivalente: alle 6 Monate, mit LES alle 12 Monate ▸▸ Ab 500 t CO2-Äquivalente: alle 3 Monate, mit LES (bei ortsfesten Kälteanlagen obligatorisch) alle 6 Monate

Einige Kälte- und Klimaanlagen mit bestimmten  Kältemitteln dürfen nach einem festgelegten Stichtag nicht mehr in den Verkehr gebracht werden (s. Abbildung 4). Die Einhaltung dieser Verbotsfristen obliegt dem Hersteller/Inverkehrbringer der Anlage. Für Sie als Käufer einer neuen Anlage kann es aber durchaus lohnend sein, sich die geplanten Verbote anzusehen:

Stellen Sie als erstes fest, welches Kältemittel in der zukünftigen Anlage enthalten ist. Hierbei hilft Ihnen das Typenschild oder der Hersteller/Verkäufer der Anlage. Auf  -Kältemittel, die der Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase unterliegen, muss zudem auf der Anlage sowie in Informationen zur Anlage hingewiesen werden.

Enthält die Anlage ein -Kältemittel, stellen Sie fest, ob die Anlage zukünftig einem Verbot unterliegt. Für stationäre Kälte- und Klimaanlagen geben Abbildung 4 und Abbildung 7 einen Überblick. Im Fall eines bevorstehenden Verbots gibt es mit Sicherheit schon heute Alternativen ohne  Kältemittel am Markt. Für einige Anwendungen finden Sie im Abschnitt 5 konkretere Informationen.

E

ntscheiden Sie sich dennoch für den Kauf einer Anlage mit  -Kältemittel, sollten Sie folgendes berücksichtigen:

1. Ab dem 01. Januar 2020 dürfen bestimmte Anlagen nicht mehr gewartet oder Instand gehalten werden, wenn dabei fluorierte Kältemittel (Neuware) mit einem GWP von 2500 oder mehr verwendet werden (siehe Infokasten). Das sind insbesondere Kältemittel mit der Bezeichnung R404A und R507.
2. Die am Markt verfügbaren Mengen an   werden schrittweise reduziert und bis zum Jahr 2030 auf 21 % einer festgelegten Ausgangsmenge reduziert. Es wird also zu einer künstlich erzeugten Verknappung kommen, die – je nach Nachfrage – erhebliche Auswirkungen auf den Preis und die grundsätzliche Verfügbarkeit haben kann.

Den möglichen wirtschaftlichen Schaden im Fall einer nicht zeitnah möglichen Reparatur Ihrer Anlage oder verteuerter Einkaufspreise für das Kältemittel sollten Sie bei Ihrer Kaufentscheidung bereits heute berücksichtigen

Für die Präsentation und den Verkauf (tief)gekühlter Ware benötigt der LEH Kühlmöbel. Das Angebot an Designs ist zahlreich. Der Betreiber kann wählen zwischen Aufstellern, Truhen, Vitrinen, verglast/unverglast, mit Abdeckung und ohne etc. Grundsätzlich kommen drei Techniken in Betracht: steckerfertige Kühlmöbel, Kühlmöbel mit wassergekühlten Verflüssigern (steckerfertig, mit Wasseranschluss) oder Kühlmöbel, die über zentrale Anlagen versorgt werden. In den meisten Fällen werden mindestens zwei dieser Techniken miteinander kombiniert. Bei der Entscheidung spielen Umweltgesichtspunkte oft eine eher untergeordnete Rolle. Das muss und sollte aber nicht so sein. Auch, weil hier Umweltschutz und Kosteneinsparungen oft Hand in Hand gehen.

Steckerfertige Kühlmöbel gibt es in fast allen Ausführungen ohne   Sie werden von verschiedenen Herstellern angeboten und enthalten umweltfreundliche Kohlenwasserstoffe oder CO2 als Kältemittel. Rechtsvorschriften zum Schutz des Klimas vor   mit einem hohen GWP verbieten deren Verwendung in den nächsten Jahren schrittweise, weshalb die Zahl an Geräten ohne diese Kältemittel noch steigen dürfte. Einem Verzicht auf   steht in diesem Segment somit nichts im Weg.

Entscheidendes Kriterium bei der Wahl eines steckerfertigen Kühlmöbels ohne   sollte letztlich der Energiebedarf des Gerätes sein. Dabei sollte zunächst der Energiebedarf verschiedener Kühlmöbeldesigns verglichen werden. Fragen Sie den Hersteller nach dem Energiemehrverbrauch einer vollverglasten Truhe im Vergleich zu einer geschlossenen oder einer Vitrine. Aber auch nach der Entscheidung sollte ein Vergleich innerhalb des ausgewählten Designs erfolgen. Und: Richtig aufgestellte und gepflegte steckerfertige Kühlmöbel verbrauchen deutlich weniger Strom.

Wenigstens in größeren Märkten kommt man nicht ohne zentrale Anlagen zur Versorgung mehrerer Kühlmöbel (Verbundanlagen) aus. Inzwischen gelten Verbundanlagen mit anderen Kältemitteln als Maßstab bei Energieeffizienz und Klimaschutz. In Deutschland sind einige Hundert dieser Anlagen in Betrieb, in Europa mehr

Gebäude können so gestaltet werden, dass sie keine oder kaum Kühlung benötigen – das vermeidet sowohl den Energieverbrauch als auch die Emission von Kältemitteln. Zu diesen Techniken gehören:

1. maßvoll große Fensterflächen,
2. außenliegende Verschattung der Fensterflächen (ggf. automatisch gesteuert),
3. Reduzierung interner Lasten von Elektrogeräten und Beleuchtung,
4. Wärmedämmung,
5. Nachtauskühlung,
6. passive oder freie Kühlung,
7. Erhöhen und Nutzen der Speichermasse des Gebäudes,
8. Einsatz von Tischventilatoren usw.

Bei Neubauten ist der Handlungsspielraum am größten. Manche dieser Techniken lassen sich aber auch erfolgreich in bestehenden Gebäuden einsetzen.

Daher sind umfassende Strategien wichtig, wie die Klimatisierung eines Gebäudes möglichst klimafreundlich gestaltet werden kann. Technische Konzepte und deren Bewertung sind in der Broschüre „Klimafreundliche Gebäudeklimatisierung" (www.uba.de) beschrieben, die sich speziell an Architekten, Bauherren und Planer richtet.

Kann eine maschinelle Kühlung trotz verschiedener Maßnahmen nicht vermieden werden, entscheidet die Festlegung auf ein bestimmtes Klimasystem in der Planungsphase eines Gebäudes meist über die Betriebskosten und über die Höhe der Klimawirkung in der Nutzungsphase, da ein bestehendes System oft nur mit großem Aufwand nach der Fertigstellung z. B. gegen ein umweltfreundlicheres System ausgetauscht werden kann. Ein Wechsel des Kältemittels ist nicht möglich, so dass die komplette Kältemaschine ersetzt werden muss.

Grundsätzlich bieten sich für die Klimatisierung großer Gebäude zentrale Anlagen mit Flüssigkeitskühler (Kaltwassersatz) und Kaltwassernetz an. Hierfür gibt es von mehreren Herstellern Kälteerzeuger mit Ammoniak oder Propan, die durch ihre bessere Energieeffizienz gegenüber Anlagen Betriebskosten sparen und daher bei Betrachtung der Lebenszykluskosten nicht schlechter abschneiden als vergleichbare  Angebote.

Statt eines Flüssigkeitskühlers mit angeschlossenem Kaltwassernetz werden in den letzten Jahren vermehrt große Multisplit-Geräte zum Kühlen und Heizen eingesetzt, wobei eine Außeneinheit mit bis zu 60 Inneneinheiten (Verdampfern) verbunden ist. Das Kältemittel wird hier über lange Kupferrohrleitungen zu den Inneneinheiten geführt und direkt in den Räumen verdampft, so dass auch aufgrund vieler Anschlüsse, die teilweise als Quetschverbindungen ausgeführt sind, die Leckageneigung hoch ist. Der Einsatz dieser als VRF (Variable Refrigerant Flow: variabler Kältemittelmassenstrom) bezeichneten Anlagen ist daher aus Sicht des Klimaschutzes kritisch zu beurteilen.

Da (Nichtwohn)Gebäudeklimaanlagen lediglich 500 Vollbenutzungsstunden im Jahr aufweisen, aber auch ausgeschaltete Anlagen Kältemittel emittieren, sind bei manchen Anlagen die H -Emissionen in CO2-Äquivalenten genau so groß oder sogar deutlich größer als die energiebedingten CO2-Emissionen. Für eine klimaschonende Klimatisierung sind daher Anlagen mit natürlichen Kältemitteln die bessere Wahl.

Nur ca. 2 % der Wohngebäudeflächen werden gekühlt. Hier kommen meist bewegliche Monoblock- oder fest installierte Monosplit-Geräte zum Einsatz. Monoblockgeräte haben den Nachteil, dass die Abwärme mittels Schlauch durch ein geöffnetes Fenster nach draußen geleitet werden muss. Hierdurch strömt warme Außenluft in den Raum zurück, wodurch der Betrieb ineffizienter ist als bei Split-Geräten. Monosplit-Geräte werden meist mit 1 bis 1,5 kg des  Kältemittels R 410A oder R 407C betrieben. Geräte mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R 290) sind bisher nur in Indien erhältlich und gehören zu den effizientesten auf dem dortigen Markt. In China stehen Propan-Geräte vor der Markteinführung 

(Abschnitt 5.1). Häufig werden im Einzelhandel oder Gewerbe aber Verflüssigungssätze oder ganz spezielle Kälteaggregate eingesetzt. Für diese gelten zukünftig mitunter Verbote (s. Abbildung 7).

Verflüssigungssätze gibt es bereits heute ohne fluorierte Kältemittel, allerdings nicht von jedem Lieferanten oder Hersteller und nicht für alle Leistungsbereiche. Aufgrund der bereits beschlossenen Verbote und weiteren Vorschriften gehen wir zukünftig von einer deutlichen Zunahme des Angebots aus. Angeboten werden bereits heute Verflüssigungssätze mit den Kältemitteln Ammoniak und CO2. Die Investitionskosten liegen bei diesen Anlagen meist über denen für fluorierte Kältemittel. Erkundigen Sie sich nach Fördermöglichkeiten (siehe Abschnitt 6) und berücksichtigen Sie die Betriebskosten bei Ihrer Entscheidung.

Benötigen Sie spezielle Kälteaggregate sollten Sie bei Ihrem Lieferanten oder dem Hersteller bezüglich des Kältemittels nachfragen (siehe Abschnitt 4). Sofern Ihnen nur Anlagen/Geräte mit fluorierten Kältemitteln angeboten werden, erkundigen Sie sich nach zukünftigen Planungen in Hinblick auf halogenfreie Kältemittel, ggf. auch bei anderen Lieferanten/Herstellern.

Machen Sie deutlich, dass Sie an langfristigen Lösungen interessiert sind.

In der Gebäudeklimatisierung unterscheidet man in Wohngebäude- und Nichtwohngebäudeklimatisierung. Letztere (Bürogebäude, öffentliche Gebäude) weisen in Deutschland aufgrund baulicher und betrieblicher Unterschiede (Glasfassade ohne Verschattung, größere interne Wärmequellen) in etwa einen um den Faktor 100 größeren Kühlenergiebedarf als der Wohngebäudebereich auf. Ungefähr die Hälfte der Büro- und Verwaltungsgebäude sind mit Kühl- oder Klimatisierungssystemen ausgestattet. Bis zum Jahr 2030 wird mit einer Verdopplung der energiebedingten CO2-Emissionen bei Nichtwohngebäuden gerechnet. 

Industriewärmepumpen haben einen Leistungsbereich von etwa 100 Kilowatt bis zu mehreren Megawatt. Sie können neben den natürlichen Wärmequellen Luft, Wasser und Erdreich auch Abwärme aus Kühlwasser, Abwasser, Abluft, Abgas o. ä. nutzen. Industriewärmepumpen werden häufig entsprechend den Bedürfnissen des Betreibers individuell geplant und installiert. Bei der Auslegung ist neben dem Temperaturniveau der Wärmesenke auch der Einfluss der Wärmequellentemperatur auf die Energieeffizienz der Wärmepumpe zu beachten.

Wärmepumpen können für die Warmwasserbereitung, für die Heizung von Gebäuden und für die Bereitstellung von Prozesswärme eingesetzt werden. Als halogenfreie Kältemittel in Industriewärmepumpen kommen R 744 (Kohlendioxid, CO2), R 717 (Ammoniak, NH3), R 723 (Gemisch Ammoniak, Dimethylether) und Kohlenwasserstoffe (z. B. R 290, Propan) zum Einsatz.

Seit einigen Jahren bieten Hersteller vermehrt sogenannte Hochtemperaturwärmepumpen mit CO2 als Kältemittel an. Mit CO2 kann Heiz- und Prozesswärme bis 90 °C generiert werden. Inzwischen sind CO2-Wärmepumpen mit einer Heizleistung zwischen 40 Kilowatt und 1 Megawatt auf dem Markt verfügbar. Die Hauptanwendungsbereiche von CO2-Wärmepumpen sind neben Warmwassererzeugung und Bereitstellung von Heizwärme auch Trocknungsprozesse.

Wärmepumpen mit Ammoniak als Kältemittel stehen für alle Leistungsbereiche zwischen 100 Kilowatt bis ca. 6 Megawatt zur Verfügung, sie sind im industriellen Bereich vor allem im großen Leistungsbereich weit verbreitet. Zum Einsatz kommen sie in den verschiedensten Anwendungen, wie zur Beheizung von Krankenhäusern, zur Bereitstellung von Prozesswärme in Schlachthöfen und in Nahwärmenetzen.