Aktueller Stand der Kreislaufwirtschaft in der Kälte- und Klimatechnik

Ökologische Herausforderungen in der Kälte- und Klimatechnik

Klimatisierungs- und Kühlvorgänge sind fest im privaten und geschäftlichen Alltag etabliert. In Büroräumen sollen im Sommer genauso angenehme Temperaturen herrschen wie in Hotels und privaten Unterkünften, Rechenzentren oder verderbliche Waren müssen sogar ganzjährig gekühlt werden. Und auch die Industrie hat einen enormen Kältebedarf, sei es in Lagern oder bei Fertigungsprozessen. Der Klimawandel wird dies forcieren.

Weltweit sollten knapp vier Milliarden Kältemaschinen im Einsatz sein, in Deutschland sind es etwa 150 Millionen Kältesysteme. In der derzeit jüngsten Studie (Stand 2023) zum Thema „Energiebedarf von Kältetechnik“ aus dem Jahr 2017 hat der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) ermittelt, dass die Branche für 14 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in Deutschlands verantwortlich ist.
 

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Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz

Die deutsche Kältetechnikbranche ist nachhaltig bestrebt, die Energie- und Ressourceneffizienz ihrer Produkte zu verbessern. Das Potenzial ist groß, denn die Kälteerzeugung bietet viele Ansätze zur energetischen Optimierung. Je nach Einsatzbereich, Anlagentyp und -größe der heutigen Systeme sind Einsparungen von bis zu 30 Prozent möglich, bei Klimaanlagen könnte moderne Technik den Verbrauch sogar um bis zu 70 Prozent verringern.

Laut Umweltbundesamt beeinflussen folgende Faktoren den Energiebedarf der Kältetechnik maßgeblich: 

• das Temperaturniveau von Wärmeaufnahme und -abgabe
• die Regelungstechnik
• das eingesetzte Kältemittel
• der Anlagen- und Verdichtertyp
• die Wärmedämmung der Anlagenteile und Verteil-Leitungen
• gegebenenfalls die Nutzung von Abwärme

Jedes Unternehmen sollte seine Kältesysteme in diesen Punkten hinterfragen, um die Ressourceneffizienz zu verbessern. Ebenfalls hilfreich ist ein Energie-Monitoring-System, das die Kälteerzeugung fortlaufend überwacht und für Transparenz sorgt. Auf diese Weise können Mängel und Energiefresser leicht ermittelt und gezielt beseitigt beziehungsweise optimiert werden. Das Hinzuziehen eines zertifizierten Energieberaters ist ebenfalls ratsam, da dieser zusätzlich Potenziale aufdecken kann, die in der Ausgestaltung des Gebäudes liegen. Die Kosten zugelassener Berater werden vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) teilweise übernommen, zudem umfasst das Förderprogramm auch den Einsatz von Klimaschutz-Technologien in gewerblichen Anwendungen.
 

Kreislaufwirtschaft in der Kältetechnik: Potenziale

Zur Verbesserung der Umweltbilanz sorgt zudem die Fokussierung auf eine funktionierende Kreislaufwirtschaft, also auf die Wiederverwendung und Aufarbeitung von bestehenden Materialien und Produkten. Im Bereich der Kälte- und Klimatechnik kommen hier vornehmlich zwei Produkte zum Tragen: die Anlagen selbst sowie die Kühlmittel.

Laut Christoph Brauneis, verantwortlich für die Öffentlichkeitsarbeit im Verband Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe e.V. (VDKF), können aus ausgedienten Kälte-, Klima- oder Wärmepumpenanlagen Wertstoffe wie Kupfer oder Stahl bei der Entsorgung entnommen und wiederverwertet werden. Das verwendete Kältemittel wird in der Regel ebenfalls entnommen, aufbereitet und erneut verwendet. Sollte dies aufgrund zu großer Verunreinigungen oder nicht sortenreinen Sammelns nicht möglich sein, kommt eine thermische Verwertung in Frage. Dabei entsteht Flusssäure (HF), die als Ausgangsprodukt für andere Chemikalien dienen kann.

Weitaus mehr ökologisches Potenzial liegt im Umstieg auf natürliche Kältemittel. Diese haben einen vergleichsweise geringen Treibhauseffekt. Das ist wichtig, falls das Kältemittel unkontrolliert aus der Anlage in die Umwelt entweichen sollte. Derzeit werden in rund 95 Prozent der Anlagen fluorierte Gase eingesetzt, sogenannte F-Gase, die im Falle von Leckagen den Treibhauseffekt verstärken. Auch aufgrund der jüngsten Novellierung der F-Gase-Verordnung, nach der die direkten Emissionen durch das Austreten von Kältemitteln minimiert werden sollen, sehen sich die Betreiber und Hersteller gezwungen, auf natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Propan oder Kohlendioxid auszuweichen. Zusätzlich plant die EU ein Verbot von PFAS, einer Chemikaliengruppe, zu der die fluorierten Gase zählen.

Das Problem dabei: Bestehende Anlagen können nicht einfach auf natürliche Kältemittel umgerüstet werden; es sind komplett neue Klima- und Kälteanlagen notwendig, die wiederum Kosten und Ressourcen verschlingen. Zudem sind Anlagen mit natürlichen Kältemitteln in manchen Anwendungen weniger effizient und erzeugen somit höhere indirekte CO₂-Emissionen durch höheren Energieverbrauch. „Vor dem Hintergrund beider Verordnungen empfehlen wir allen Unternehmern, die Neuanlagen planen, diese mit natürlichen Kältemitteln umzusetzen, wo immer es technisch möglich und energetisch sinnvoll ist“, sagt Brauneis.

Beispiele für Clean Cooling

Viele Unternehmen haben bereits in nachhaltige Klimatechnik investiert. Zwei Beispiele:
 

• DM: Das Drogerieunternehmen DM hat das in den Märkten verwendete Kältemittel seit 2020 auf Kreislaufwirtschaft umgestellt. Bei diesem Kreislaufwirtschaftsprogramm werden zurückgewonnene Kältemittel aufbereitet, um anschließend dieselben Qualitätsstandards wie neu produzierte Kältemittel erfüllen. 2020 wurden bereits fast 60 kg Kältemittel aus dem Filialnetzwerk der Märkte zurückgewonnen, 2021 wurde die Umsetzung des Programms nochmals beschleunigt.
• Profol: Die Profol GmbH setzt als globaler Anbieter von Folienprodukten auf die Clean-Cooling-Lösung eChiller120 des Kältemaschinenhersteller Efficient Energy. Auf diese Weise werden ohne direkte CO₂-Emissionen bis zu 120 kW Kälteleistung bereitstellt, im Geräteverbund ein Vielfaches davon. Der Kältekreislauf ist mit herkömmlichen Kältemaschinen vergleichbar. Hier wird jedoch nicht mit Überdruck gearbeitet, sondern mit einem Grobvakuum von etwa 20 mbar, was den Einsatz von Wasser als Kältemittel ermöglicht.