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Anmmonia NH3 Kältemittel
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Anmmonia NH3 Kältemittel
Kälteanlage mit Kältemittel Ammoniak NH3 kann mir jemand auf diesem Gebiet weiterhelfen, insbesondere interessieren mich Info/Lit über invest.- und betriebskosten, betriebssicherheit,etc. Vielen Dank H.H
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12 Dec 2004
21:07:48 |
H.Huber |
Anmmonia NH3 Kältemittel
Willkommen im Arbeitskreis eurammon
eurammon
ist ein verbandlicher Zusammenschluß, der allen kompetenten Unternehmen im Interessenbereich Ammoniak offensteht.
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Nr. 1 / Juli 1996 eurammon Aufgaben und Ziele Ein positives Image des Kältemittels Ammoniak
Nr. 2 / Juli 1996 Das natürliche Kältemittel Ammoniak
Nr. 3 / Juli 1996 Deutsche Sicherheitsvorschriften für den Einsatz von Ammoniak als Kältemittel
Nr. 4 / Juli 1996 Die Bewertung des umweltfreundlichen Kältemittels Ammoniak nach dem TEWI-Konzept
Nr. 5 / Juli 1996 Hilfeleistungen bei Störfällen
Nr. 6 / September 1996 Umweltgerechte Entsorgung in der NH3-Technik
Nr. 7 / September 1996 Leckageüberwachung an NH3-Kälteanlagen
Nr. 8 / Januar 1997 Ökologisch chemische Bewertung des Kältemittels Ammoniak
Nr. 9 / Oktober 1997 Energetischer Vergleich von Ammoniak-Kälteanlagen für industrielle Anwendungen
Nr. 10 / April 1998 Energetischer Vergleich von Schraubenverdichtern in Flüssigkeitskühlsätzen für Klimakälte-Anwendungen mit Ammoniak und R134a
Nr. 11 / Februar 1998 eurammon - eine Lobby für das Kältemittel Ammoniak
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12 Dec 2004
21:08:54 |
F.Zingg |
Vergleich Ammoniak und FCKW Kälteanlage NH3 Kältemittel Kosten Lebenszyklus Link Ozon Umwelt
Guten Abend, im Anhang Infos zu Ihrem Thema, viel Erfolg! Gruss Asser
Vergleich Ammoniak/Kälteträgeranlage vs.H-FCKW/FKW Direktverdampfung
1 Einleitung In den nachfolgenden Betrachtungen wird versucht, wirtschaftliche wie auch ökologische Vorteile des Kältemittels Ammoniak hervorzuheben. Da bei einem Vergleich nicht nur rein technische Aspekte, sondern wirtschaftliche Gesichtspunkte meist die größere Rolle spielen, wird ein Vergleich nicht unbedingt erleichtert. Damit meinen wir nicht, daß Anlagen am Stand der Technik unwirtschaftlich sind. Im Gegenteil. Nur bedingen oft wirtschaftliche Entscheidungen Ausführungen, die nicht dem Stand der Technik entsprechen und somit in ihrer Wirtschaftlichkeit (Energiekosten, Wartungskosten, Anlagensicherheit, Produktqualität der gekühlten Produkte etc. ) nicht die optimale Lösung bieten. Als weiterer Punkt sei erwähnt, daß der Betrieb einer kältetechnischen Anlage mit Direktverdampfung sehr oft nicht nach den vorgegebenen und berechneten Parametern abläuft (Komponenten: Verdampfer und Expansionsventil). Somit ist ein Vergleich einer Anlage mit theoretisch ermittelten Daten äußerst fragwürdig. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 Ein seriöser Vergleich wäre somit nur möglich, wenn zwei Anlagen nebeneinander errichtet werden würden. Diese müßten z. B. bei einem Kühllager mit den gleichen Mengen beschickt werden etc.. Daß ein indirektes System zur Zeit erst ab einer gewissen Größe interessant wird, möchten wir nicht unerwähnt lassen. Je größer die Anlage ist und je länger die Rohrleitungen sind, desto deutlicher werden die Vorteile einer indirekten Kühlung. Durch die technische Weiterentwicklung werden aber auch immer kleinere Anlagen wirtschaftlich sinnvoll. Der Vergleich stützt sich auf theoretisch ermittelte Daten wie auch auf Erfahrungen aus zwei Projekten der Jahre 1996 und 1997, die mit den Systemen (ID/NH3 und DX/HFKW) gemacht wurden. Einen Vergleich von Kälteträgeranlagen mit Ammoniak bzw. HFKWs als Kältemittel schließen wir in unserer Betrachtung aus, da in diesem Vergleich Ammoniak als Kältemittel gegenüber allen im Handel erhältlichen HFKWs, wesentliche thermodynamische und thermokinetische Vorteile besitzt. (Anmerkung: Durch den Einsatz von elektronischen Einspritzventilen bei der DX-Anlage kann die Wirtschaftlichkeit der Anlage gesteigert werden. Da bei den durchgeführten Projekten die Investitionskosten im Vordergrund standen, wurde diese Betrachtung hier nicht vorgenommen.) Zusammenfassend kann man sagen, daß eine Vielzahl von Parametern den direkten Vergleich äußerst schwer machen, wie z.B.: 1. Die verschiedenen Anforderungen an die Kälteanlage. 2. Es ist kein direkter Vergleich zwischen den Anlagesystemen möglich. 3. Es besteht eine Diskrepanz zwischen theoretisch erzielbaren Werten und dem Betrieb in der Praxis. 4. Es gibt nicht nur rational begründete Beurteilungen von Kältesystemen und Kältemitteln. 5. Bei Angeboten in der Praxis spielen oft bei Preisen strategische Momente eine große Rolle. 6. Es gibt noch keine standardisierte Nutzanwendung von NH3 - Anlagen in der Gewerbekälte. 7. Es gibt eine große Anzahl von kältetechnischen Systemen, die alle miteinander verglichen werden müssen. Dennoch möchten wir nachfolgend einige Vergleiche anstellen, die die Vorteilhaftigtkeit von ID/NH3- Anlagen verdeutlichen sollen. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 2 Herstellkosten Die allgemeine Meinung, daß eine NH3/Kälteträgeranlage bei den Investitionskosten um 10 bis 25 % höher liegt, ist nicht mehr richtig. Die Praxis hat gezeigt, daß ID/NH3-Anlagen ab einer bestimmten Größe keinen Kostennachteil bei den Herstellkosten haben. Eine generelle Aussage, ab welcher Größe eine NH3-Anlage mit Kälteträgersystem sinnvoll ist, kann wie oben bereits erwähnt nicht gemacht werden. Um hier eine Aussage zu machen, müssen die Kälteleistung, Anzahl der Kühlstellen sowie das Rohrleitungsnetz bekannt sein. Man sollte sich bei den Herstellkosten an den im freien Markt gemachten Angeboten orientieren. Diese sind aussagekräftiger als interne Studien. Einsparungspotentiale: Als Maschinensätze sollten standardisierte Anlagen zur Anwendung kommen, die einen Einsparungseffekt ergeben. Sowohl bei der Errichtung, wie auch in der Wartung und Instandhaltung, sind Kosteneinsparungspotentiale vorhanden. Als Standard gelten bereits Flüssigkeitssätze mit folgenden Merkmalen: - zwei getrennte Kältekreisläufe (Ausfallsicherheit) - Plattenwärmeübertrager/Verdampfer mit spezieller Flüssigkeitsverteilung - Trockenexpansion mit elektronischem Expansionsventil - Plattenwärmeübertrager/Verflüssiger - FU-geregelte Kälteträger- und Wärmeträgerpumpen - aufgebaute und komplett verdrahtete Leistungs- und Regelschränke Von seiten des Bauherrn, wie auch von diversen Kühlmöbelherstellern wird oft angenommen, daß die herkömmlichen Kühlmöbel für Direktverdampfung, für einen Kälteträgerbetrieb nicht geeignet sind. Die Praxis hat gezeigt, daß außer der Änderung der Kollektierung der Rohrleitungen keine Änderung des Möbels nötig ist. Somit ist eine oft als sehr teuer angenommene Umrüstung der Kühlmöbel nicht notwendig. Führt man die Rohrleitungssysteme in Kunststoff aus, ergeben sich Einsparungspotentiale in Bezug auf die Montagezeit und kostengünstigere Isolierung sowie bei den Anschaffungskosten. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 3 Betriebskosten – energetische Betrachtung Die Betriebskosten einer indirekten Ammoniakanlage sind mit einer Direktverdampfung mit HFCKW als Kältemittel annähernd gleichzusetzen. Hier möchten wir aber darauf hinweisen, daß wir die Kosten meinen, die durch den Volllastbetrieb entstehen und nicht jene, durch Teillast, welche die überwiegenden Betriebsstunden einer Kälteanlage ausmacht. Im Teillastbereich ist eine indirekte Kühlung bedeutend günstiger. Entscheidend für die Beurteilung kältetechnischer Anlagensysteme ist der am Verdichter gemessene Saug- und Verflüssigungsdruck. An ausgeführten Anlagen konnte festgestellt werden, daß zum Beispiel bei Supermarktanlagen: bei ID/NH3-Anlagen die Sauggastemperatur bei - 9° C bis max. – 11° C bei Plus-Anlagen und - 32° C bis max. – 34° C bei Minus-Anlagen liegt. Bei DX-Anlagen ähnlicher Größenordnung konnten Sauggastemperaturen von - 13° C bis – 17° C bei Plus-Anlagen und - 37° C bis – 41° C bei Minus-Anlagen festgestellt werden. -40,0°C -20,0°C 0,0°C Indirekt Direkt Verdampfungstemperaturen Verdampfungstemperatur Pluskühlung Verdampfungstemperatur Tiefkühlung eurammon-Information Nr.12 / November 1999 Jedes Kelvin tiefere Verdampfungstemperatur reduziert bei einer Plus-Anlage die Kälteleistung um ca. 4 %, bei einer Minus-Anlage um ca. 6 %. Das heißt ein ID-System kompensiert den Mehraufwand an Pumpenenergie durch erheblich höhere Verdampfungstemperaturen. Es muß jedoch erwähnt werden, daß die jeweiligen Sauggastemperaturen sehr stark vom Kühlmöbelfabrikat abhängen. Gleiches gilt selbstverständlich auch für NH3/ID-Anlagen. Ausschlaggebend für eine energetisch optimale ID/NH3-Anlage ist, daß eine möglichst hohe Verdampfungstemperatur erreicht wird. Bei optimal eingestellten Anlagen ist für einige Kühlmöbelfabrikate eine Kälteträgervorlauftemperatur von nur - 6° C während der Öffnungszeiten und eine Kälteträgertemperatur bei geschlossenen Kühlmöbeln (Glasdeckel, Glastüren) und Kühlräumen von nur - 4,5° C notwendig, um die geforderte Produkttemperatur zu erreichen und sicherzustellen. Für Minus-Kühlmöbel genügt eine Kälteträgervorlauftemperatur von – 29° C bis – 30° C, um die entsprechende Produkttemperatur (- 18° C bis – 22° C) sicherzustellen. 3.1 Reduktion der Kältemittelfüllmenge Kälteträgersysteme reduzieren die Kältemittelfüllmenge auf einen Bruchteil gegenüber DX/HFKW. Vor allem durch die gegebene Umweltsituation wird dieser Punkt immer wichtiger. ID-Anlagen werden in drei Systeme unterteilt. Diese Teilung ermöglicht erst die drastische Reduzierung der Kältemittelfüllmenge auf 0,01 kg/KW bis 0,03 kg/KW. 1. System: Kälteerzeugung mit den Hauptkomponenten Antriebsmotor / Verdichter / Verdampfer / Expansionsventil / Abscheider / Ölkühler / Verflüssiger. 2. System: Kälteverteilsystem mit Rohrleitungen / Pumpengruppen / Ventilstationen / Luftkühler an den Kühlstellen. 3. System: Rückkühlkreislauf mit WRG / Rohrleitungen / Pumpengruppen / Rückkühler mit zusätzlicher Nutzung der Verdunstungswärme. Diese 3-Teilung des Anlagensystems garantiert minimale Kältemittelfüllmengen in den kältemittelführenden Rohrleitungen in der Kompaktanlage. 3.2 Leckagen und Leckagekosten anhand eines Beispiels Bei direkten Anlagen kommt es immer wieder zu Leckagen. Obwohl immer wieder Gegenteiliges behauptet wird, kann es auch bei sorgfältig und fachgerecht ausgeführten Anlagen zu Leckagen kommen, die äußerst schwer zu finden sind. Der durchschnittliche Leckageverlust einer DX-Anlage liegt zur Zeit bei etwa 10 - 20 % p.a. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 Tatsache ist, daß oftmals die Leckagen nur nach mehrmaligem Überprüfen der gesamten Anlage (somit mehrmaliger Anreise der Servicefirma und mehrmaliges Wiederbefüllen der Anlage) behoben werden können. Die dadurch entstandenen Kosten müssen vom Betreiber der Anlage getragen werden. Diese Kosten können durch den Einsatz des indirekten Systems wesentlich minimiert werden. Dazu folgendes Beispiel (Preisbasis 1996): Anschaffungskosten der Kältemittel und Kälteträger in DM sowie mögliche Verluste Füllmenge Anschaffungskosten mögliche Verluste DX/R 404a 1300 kg ca. 90.000,- 10-20% ID/NH3 NH3 45 kg ca. 900,- < 1% Kälteträger Minus-Kühlung Thermogen VP 1869 3000 l ca. 25.000,- 3-5% Kälteträger Plus-Kühlung Propylenglykol (30%) 3000 l ca. 13.000,- 3-5% Summe ID/NH3 ca. 38.900,- Es hat sich herausgestellt, daß Leckraten von 10-20% in Anlagen mit fluorierten Kältemitteln durchaus üblich sind. Leckraten von NH3-Anlagen sind mit < 1% vernachlässigbar. Bei ID/NH3-Anlagen können Kosten für Leckagen auf der Kälteträgerseite von ca. 5% hinzukommen. Weiterhin verursachen diese Leckagen nicht nur Kosten für das Wiederbefüllen, sondern es entstehen Kosten durch Schäden an den gelagerten Produkten, Betriebsstops etc.. Die Verluste treten hauptsächlich bei Wartungsarbeiten und Reparaturarbeiten auf. Auch die Kälteträgerleitungen sind sehr dicht. Ein weiterer Vorteil einer Kälteträgeranlage ist, daß eine Leckage sehr einfach festgestellt werden kann. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 3.3 Abtausysteme - Kosten der Abtauung ID/NH3-Anlagensysteme bieten ausgezeichnete Möglichkeiten für energetisch höchst wirksame Abtausysteme an Plus- wie Minus-Kühlstellen. Die Abtausysteme einer ID-Anlage bieten weitere wesentliche Vorteile. 1. Abtaumethoden Plus-Kühlung: ¨ Kälteträgerumlaufsystem: Mediumtemperatur von max. + 8° C Wie kann nun die für eine Abtauung notwendige Wärme "erzeugt" werden. Ø ZENTRAL · durch die Abwärme der Umwälzpumpen · durch Kühlstellen mit höherer Umgebungstemperatur · bei kombinierten Systemen (ID/DX) durch die Verflüssigungswärme der Minus- Kühlstellen Ø DEZENTRAL · durch neue Abtausysteme, die autark im Kühler installiert sind Rohrsystem: Es ist nur ein Rohrsystem notwendig. Die KT-Leitung wird für die Abtauung verwendet. 2. Abtaumethoden Minus-Kühlung ¨ Separate Vor- und Rücklaufleitung. Mediumtemperatur + 10 bis + 20° C. Ø ZENTRAL · durch die Abwärmenutzung der Überhitzungswärme · durch die Abwärmenutzung der Verflüssigungswärme Ø DEZENTRAL · durch neue Abtausysteme die autark im Kühler installiert sind. Hier ist kein separates Rohrleitungssystem notwendig. VOR- und NACHTEILE dieser Abtausysteme - schnelles und effizientes Abtauen - geringe Temperaturerhöhung im Produktbereich - energetisch günstig durch Nutzung von Abwärme - geringe mechanische Belastung der Kühlkomponenten während des Abtauvorganges gegenüber E-Abtauung und Heißgasabtauung eurammon-Information Nr.12 / November 1999 - Bei dezentraler Soleabtauung im Kühler können die einzelnen Kühler je nach Bedarf abgetaut werden. - Es entstehen bei zentraler Abtauung bei der Minus-Kühlung Mehrkosten durch ein separates Rohrleitungssystem. 4 Wartungs- und Instandhaltungskosten Die Kosten für die routinemäßige Wartung sind für beide Systeme annähernd gleich. Die Instandhaltungskosten (Leckagen, Lecksuche, etc.) außerhalb der routinemäßigen Überprüfung sind jedoch nicht so hoch wie bei einer DX-Anlage. Zusätzlich sei hier erwähnt, daß eine Erweiterung einer Anlage bei einem indirekten System wesentlich einfacher und günstiger zu bewerkstelligen ist. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß diese benötigten Mehrleistungen in der Planungsphase bei den Rohleitungen und Pumpenleistungen berücksichtigt wurden. Maschinenraum einer indirekten NH3-Anlage eines Großmarktes. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 5 Vergleich ID/NH3 vs. DX/HFKW1 Anlagencharakteristik ID/NH3 DX/R404a Plus-Kühlung 2 Schraubenverdichter 1Plattenwärmeübertrager/Verdampfer Trockenexpansion 1 elektron. Expansionsventil 2 VB-Systeme =8 Hubkolbenverdichter 53 Verdampfer 53 therm. Expansionsventile Kälteleistung 380 KW 326 KW Verdampfungstemperatur -10°C -12°C/-17°C Kälteträgertemperatur -7°C/-3°C --- Verflüssigungstemperatur max. 35°C Jahresmittel +25°C max. 43°C Jahresmittel +32°C Abtausystem Kälteträger +7°C Umluft/E-Abtauung Verflüssigung Plattenwärmeübertrager/Verd. offener Rückkühler Verdunstungsverflüssiger Kälteträgerpumpen Wärmeeintrag in KTS ca. 2% der Kälteleistung --- Minus-Kühlung 2 Schraubenverdichter 1 Plattenwärmeübertrager 1 elektron. Expansionsventil 2 VB-Systeme =7 Hubkolbenverdichter 27 Verdampfer 27 therm. Expansionsventile Kälteleistung 110 KW 97 KW (31 KW + 66 KW) Verdampfungstemperatur -33°C -36°C- -41°C Kälteträgertemperatur -29°C/-26°C --- Verflüssigungstemperatur max. 35°C max. 43°C Abtausystem Wärmeträger Heißgas/E-Abtauung Kälteträgerpumpen Wärmeeintrag in KTS ca. 3,5% der Kälteleistung --- Kältemittelmenge 65 kg 1.200 kg Kältemittelverlust ca. 10-20% durch Wartungsarbeiten ca. 10-20% d. Leckage Ventilatoren Offener Rückkühlturm Verdunstungsverflüssiger ca. 7% der elektr. Energie ca. 8% der elektr. Energie Gesamt Pe 240 KW 202 KW S KA Plus/Minus 2,067 2,09 Investitionskosten %/KW Kälteleistung 100%/KW 112,54%/KW 1 Dieser Vergleich wurde aufgrund einer konkreten Angebotssituation erstellt. Die unterschiedlichen Kälteleistungen beruhen darauf, daß bei der ID/NH3 Anlage eine Reserve für Kühlmöbel und Kühlräume berücksichtigt wurde. Die ID/NH3 Anlage wurde aufgrund der niederen Investitionskosten realisiert. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 6 Produktqualität Durch die höhere Verdampfungstemperatur und der relativ hohen Kälteträgertemperatur an den Kühlstellen kommt es zu weniger Reifbildung an den Luftkühlern und am Produkt. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei, daß weniger Abtauphasen notwendig sind. Dies spart zusätzlich Energie. Durch die gleichmäßigere Temperatur im Kühlmöbel ist die Produktqualität wesentlich besser als bei sehr tiefer Verdampfungstemperatur und mehreren Abtauvorgängen am Tag. Es gibt 4 entscheidende Punkte, die die Produktqualität und somit die Wettbewerbsfähigkeit der Anlagenbetreiber sichern: 1. die richtige Temperatur 2. die gleichmäßige Temperatur 3. die richtige Luftfeuchtigkeit 4. die optimale Luftgeschwindigkeit Die ersten drei Punkte können mit einem indirekten Kühlsystem besser erreicht werden. Punkt 4. ist systemunabhängig. 7 Zukunftsaussicht Abschließend kann festgestellt werden, daß ID/NH3-Anlagen durchaus als Alternative zu den bisherigen "klassischen" DX-Anlagen gesehen werden können. Weder in den Herstellkosten noch in den Betriebskosten ergeben sich bei einer Projektierung am Stand der Technik Nachteile für eine ID/NH3- Anlage. Durch das ID-System ergeben sich wesentliche Vorteile wie Produktqualität und Umweltschutz sowie Kosteneinsparungen bei Instandhaltung und laufenden Servicekosten. Wesentlich ist aber, daß eine ID/NH3-Anlage große Unterschiede zu einer DX-Anlage aufweist. Dies muß schon bei der Projektierung einer Anlage berücksichtigt werden. Das System einer indirekten Anlage unterstützt die Tendenz zu kompakten Kältesätzen und einfachen "steckerfertigen" Lösungen. Diese Tendenz wird kurz bis mittelfristig schlagend und wird den Wettbewerb in der Kältetechnik bestimmen. Je einfacher ein Anlagensystem in Zukunft sein wird, je besser und einfacher die geforderten Temperaturen sichergestellt werden können, um so ausfallssicherer die Anlagen gebaut werden müssen, desto besser werden die Chancen für ID/NH3-Anlagen. eurammon-Information Nr.12 / November 1999 Der TEWI-Wert liegt durch die wesentlich höheren Füllmengen von HFKW und den damit verbundenen Verlusten durch Wartung und Leckagen schlechter. Durch die Anwendung von ID-Systemen verschiebt sich die umweltrelevante Beurteilung von der Treibhausbelastung durch Leckageverluste zum Energieverbrauch einer kältetechnischen Anlage. Wenn eine Gesamtbeurteilung der umweltrelevanten Daten von kältetechnischen Anlagensystemen vom Gesetzgeber für eine Betriebserlaubnis dieser Anlage vorgeschrieben wird, kommt man an einer ID/NH3- Anlage nicht mehr vorbei. Als zukunftsweisend kann auch die Verbindung einer ID/NH3-Anlage mit einem DX-System (Plus-Kühlung ID/NH3, Minus-Kühlung ID/HFKW-Kaskade-dezentral) angesehen werden. Hier werden die Vorteile beider Systeme miteinander verbunden und zu einem neuen kältetechnischen System zusammengefügt. Diese Systeme können die Vorteile der verschiedenen Systeme vereinen. Zusammenfassend kann man sagen, daß aus verschiedenen Gründen (Umweltschutz, technische Neuerungen, Gesetzgebung etc.) wieder eine Vielzahl von Anlagentypen möglich ist. Verkaufsraum eines Großmarktes - Glastüren für die Tiefkühlung mit gleichzeitiger Lagermöglichkeit und Beschickung der Regale von rückwärts. Die Verminderung von Primärenergieeinsatz in der Kältetechnik sollte aber immer direkt bei der „Erzeugung der Kälte“ oberstes Ziel sein. Schlußfolgerung: Eine ID-Ammoniak Anlage sollte immer wie eine indirekte Anlage projektiert und betrieben werden. Ammoniak bringt auch in den indirekten Systemen seine Vorteile als umweltfreundliches und wirtschaftliches Kältemittel zur Geltung. Eine ID-Anlage nur als eine Variante einer DX-Anlage zu sehen und zu projektieren, bringt die Vorteile des Anlagensystems nicht zur Geltung.
Aus ohne Bilder: http://www.eurammon.com/eurammon.de/eura12.pdf
3. Alternativen zur FCKW-freien Kälteerzeugung 3.1 HFCKW's Die HFCKW's als HydroFluorChlorKohlenWasserstoff-Verbindungen galten lange Zeit als die Ersatzstoffe für die vollhalogenierten FCKW's. Da sie über eines oder mehrere Wasserstoffatome im HFCKW-Molekül verfügen, haben sie gegenüber den FCKW's nur einen sehr niedrigen ODP-Faktor und somit ein sehr minimales Ozonabbaupotential. Diese Wasserstoffatome beeinflussen sowohl die atmosphärische Lebensdauer des Moleküls als auch die ozonabbauende Aktivität der Chloratome.
Um jedoch den vollständigen Schutz der Ozonschicht sicherzustellen, hat man sich in der Revision des "Montrealer Abkommens" in Kopenhagen im November 1992 auch auf einen erstmaligen terminierten Ausstieg aus der HFCKW-Produktion verständigt. Länderspezifische Vorschriften regeln heute schon zum Teil den Produktionsausstieg und die Verwendung der HFCKW's bzw. es sind Vorschriften zu erwarten, die dies tun werden.
3.1.1 HFCKW R22
Dieser Stoff ist das in der Klima-Kälteerzeugung gängigste Kältemittel. Es kommt zum Einsatz im Klimakompaktgerät mit 1 kW Kälteleistung bis hinauf zur Wasserkühlmaschine mit ca. 1500 kW Kälteleistung. Das R22 zeichnet sich aus durch sehr gute thermodynamische Eigenschaften und durch seine Sicherheitseigenschaften (nicht toxisch, nicht brennbar). Es hat einen Rest-ODP von 0,05.
Der Einsatz dieses Kältemittels ist in Deutschland geregelt durch die FCKW-Halon-Verbotsverordnung vom 06.05.1991. Danach dürfen Produkte, sprich Neuanlagen, die dieses Kältemittel enthalten, ab dem 01.01.2000 nicht mehr hergestellt oder in den Verkehr gebracht werden. Der Bestandsschutz für Altanlagen gilt bis zur lebensbedingten Außerbetriebsetzung. Als mögliche Ersatzstoffe siehe 3.4.2.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFCKW R22 CHF2Cl 0,05 0,37 keine Neuanlagen mehr
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3.1.2 HFCKW R123
Das HFCKW R123 weist etwa gleiche thermodynamische Eigenschaften auf wie das FCKW R11 und gilt deshalb als der Ersatzstoff für den R11-Einsatz. In der Klima-Kälteerzeugung kommt dieses Kältemittel bei im Niederdruckbereich arbeitenden Turbowasserkühlmaschinen zum Einsatz.
Bei einer vergleichenden Betrachtung mit allen derzeit bekannten HFCKW's und HFKW's bezüglich des Ozonabbaupotentials als auch des Treibhauseffektes (direkter und indirekter Beitrag) stellt das HFCKW 123 den besten Kompromiß dar. Das HFCKW R123 ist ein sogenannter Altstoff gemäß EINECS-Verzeichnis. Das Inverkehrbringen und die Verwendung dieses Kältemittels wird z. Zt. durch keine Rechtsverordnung geregelt.
Im 1. Programm zur Toxizitätsprüfung alternativer Fluorkohlenwasserstoffe - kurz PAFT1 genannt - wurde auch das Kältemittel R123 geprüft. Die Prüfung ergab eine etwas höhere Toxizität als bei den traditionellen Kältemitteln. Die meisten Hersteller dieses Kältemittels haben den MAK-Wert auf 10 ppm festgelegt. Im Vergleich hierzu der MAK-Wert für das FCKW R12 bzw. für dessen Ersatzstoff, das HFKW R134a beträgt 1000 ppm.
Das HFCKW R123, wenn auch nur mit einem geringen Ozonabbaupotential, ist kein optimaler Ersatzstoff für FCKW's. Internationale Abkommen sehen heute schon den terminierten Produktionsausstieg vor. Es ist zu erwarten, daß landesspezifische Vorschriften kurzfristig einen vorzeitigen Ausstieg aus der Produktion oder aus der Verwendung vorsehen.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFCKW R123 C2HF3Cl2 0,016 0,02 MAK-Wert 10 ppm
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3.2 HFKW's Die HFKW's (HydroFluorKohlenWasserstoff-Verbindungen) zeichnen sich durch das Nichtvorhandensein von Chloratomen aus. Daher findet kein Ozonabbau beim Freisetzen in die Atmosphäre statt. Der ODP-Wert ist Null. Die HFKW's sind aus heutiger Sicht die einzigen industriell verfügbaren und chemisch sicheren Stoffe, die als Ersatz für die FCKW's eingesetzt werden können.
3.2.1 HFKW R134a
Das HFKW 134a weist etwa ähnliche thermodynamische Eigenschaften auf wie das FCKW R12. Es ist somit der ideale Ersatzstoff für das R12. Der traditionelle Einsatzbereich dieses Kältemittels in der Klima-Kältetechnik ist in der Verwendung in Turbowasserkühlmaschinen, die im Überdruckbereich arbeiten. Schraubenverdichter mit überflutetem Verdampfer gehören ebenso dazu. Es hat kein Ozonzerstörungspotential (ODP) und einen geringeren Treibhauseffekt als R 22.
Die Toxizitätsprüfung des R134a erfolgte im Rahmen des zwischenzeitlich abgeschlossenen PAFT1-Programms. Die Ergebnisse zeigen, daß dieses Kältemittel eine toxisch sichere Chemikalie ist. Die bei den Prüfungen ermittelten Eigenschaften sind gleich bzw. besser als die des zu ersetzenden FCKW R12. Das HFKW R134a ist nicht mischbar mit den traditionellen Kälteölen und macht deshalb den Einsatz von synthetischen Ölen notwendig.
Wir, die Firma TRANE, haben für die von uns seriell hergestellten Wasserkühlmaschinen die Materialkompatibilität zum Öl-R134a-Gemisch sichergestellt durch Auswahl und Veränderung der Materialien wie Motorisolation, Gummidichtung etc.
Das HFKW R134a ist der Ersatzstoff dort, wo früher das FCKW R12 eingesetzt wurde. Weiterhin ist es aber auch heute eine praktische Lösung, HFKW R134a bei Wasserkühlmaschinen dort einzusetzen, wo im traditionellen Leistungs- und Einsatzbereich das HFCKW R22 verwendet wird. Dies ist ein aktiver Beitrag zum Umweltschutz und stellt einen Schritt auf den frühestmöglichen Ausstieg aus der HFCKW-Produktion dar.
Gemäß Pressemitteilung des Bundesumweltministeriums vom 19.08.1992 (siehe Abschnitt 2.4) ist eine Verwendung des anerkannten Ersatzstoffes HFKW R134a ab 1993 auch in folgenden Industriebereichen sichergestellt:
- Automobilindustrie Verwendung von R134a in Autoklimaanlagen - Haushalt-Kälte-Geräteindustrie
Bedingt durch die geringere volumetrische Kälteleistung des HFKW R134a zu R22 sind, um gleiche Kälteleistungen zu erzielen, größere Verdichter einzusetzen; dies bedeutet höhere Anlageninvestition. Energetisch sind die Anlagen mit HFKW R134a dem R22 gleich, zum Teil günstiger.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFKW R134a C2H2F4 0 0,26
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3.2.2 HFKW R32 - ein Ersatz für R22?
Das R32 ist ein HFKW und weist einen ODP von O und einen geringen Treibhauseffekt auf. Es ist ein theoretischer Ersatzstoff für das R22 und R502. Die Leistungszahl im theoretischen Kältekreislauf entspricht in etwa der des R22. Das R32 ist als Reinstoff entflammbar. Im Kälteprozeß ist ein um etwa 60% höherer Verdichterenddruck bei einer um 20 °C erhöhten Verdichterendtemperatur im Vergleich zu R22 notwendig.
Als Reinstoff ist das R32 kein Ersatz für das R22. Zwei- oder Dreistoffgemische (R32 mit R134a und/oder R125) sind aus heutiger Sicht Ersatzstoffe für das R22. Die thermodynamischen Eigenschaften entsprechen etwa dem des R22, wobei dann dieses Gemisch auch nicht brennbar ist. Die Mischungsverhältnisse können theoretisch so eingestellt werden, daß sie als "nahezu drop-ins" für das HFCKW R22 verwendbar sind.
Die Gemische unterscheiden sich in ihren Eigenschaften in azeotrope und zeotrope (auch nicht-azeotrope genannt). Azeotrope Gemische verhalten sich wie ein Reinstoff. Dies bedeutet, der Phasenwechsel findet bei gleicher Temperatur bei vorgegebenem Druck statt. Dem gegenüber findet der Phasenwechsel bei zeotropen Gemischen bei gleitender Temperatur bei vorgegebenem Druck statt.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFKW R32 CH2F2 0 0,13 brennbar
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3.2.3 HFKW R407c
Das R407c ist ein HFKW und weist ein Ozonzerstörungspotential (ODP) von 0 und einen etwas höheren Treibhauseffekt gegenüber R22 aus. Das Dreistoffgemisch ist aus unserer Sicht ein theoretisches Ersatzkältemittel für R22. Die thermodynamischen Eigenschaften und eine ähnliche Leistungsziffer wie bei R22 zeigen dies.
Jedoch spricht leider auch einiges gegen die breite Einführung und Anwendung von R407c.
Zeotrope Gemische verhalten sich nicht wie ein Reinstoff. Der Phasenwechsel vom Flüssigkeitszustand in den Gaszustand -Verdampfung- , oder umgekehrt die Verflüssigung findet nicht bei vorgegebenem Druck und Temperatur statt. Es entsteht ein "Temperaturgleit", das heißt die einzelnen Stoffe verdampfen und verflüssigen bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Folge davon ist ein schlechterer Wärmeübergang im herkömmlichen Verdampfer bzw. Kondensator und schwankende Verdampfungstemperatur bis zu 5 K. Mögliche Verdampferschäden sind nicht auszuschließen.
Ein weiterer Nachteil von zeotropen gegenüber azeotropen Kältemitteln ist die Fraktionierung der Inhaltsstoffe und die dadurch mögliche unterschiedliche Diffusion durch Leckagen. Ist die Anlage einmal undicht geworden, weiß ohne exakte Analyse keiner mehr wieviel vom einzelnen Stoff noch in der Anlage verblieben ist. Da es bei Verschiebung der Zusammensetzung auch zu Leistungseinbußen bis zu 9% und erhöhter Leistungsaufnahme bis zu 10% kommt, ist der ausgewiesene COP nicht mehr zu erreichen. Um wieder auf die angegebene Leistung zu kommen müßte jedesmal die gesamte Kältemittelfüllung erneuert werden.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFKW R407c Gemisch aus R134a R125 R32 52% 25% 23% 0 0,29 neigt zur Entmischung bei Leckagen
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3.2.4 HFKW R404A
Das R 404A ist ein HFKW und weist ebenfalls ein Ozonzerstörungspotential von 0 und einen etwas höheren Treibhauseffekt gegenüber R22 aus. Dieses Dreistoffgemisch ist ebenfalls ein Ersatzkältemittel für R22. In der Gewerbekälte ist es "das" Kältemittel für den Tieftemperaturbereich.
Die thermodynamischen Eigenschaften und die Leistungsziffer sind dem R22 sehr ähnlich. Ebenfalls wie R407c ist es ein zeotrophes Gemisch, jedoch mit anderer, günstigerer Zusammensetzung. Der "Temperaturgleit" ist hier nur 0,5 K. Der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand findet bei vorgegebener Temperatur bei nahezu gleichem Druck statt. Bei möglichen Undichtigkeiten entweichen jeweils die einzelnen Bestandteile in nahezu gleicher Menge aus dem Kältemittelkreislauf. Nach Behebung dieser Undichten muß somit nicht mehr die gesamte Kältemittelfüllung ersetzt werden. Einfaches Nachfüllen der entwichenen Menge reicht hier völlig aus. Der COP ist auch nach längerer Betriebszeit konstant.
Nachteil dieses Kältemittels ist die relativ schlechtere Leistungsziffer (COP) bei hohen Außentemperaturen. Dies wird aber durch eine sehr günstige Leistung bei etwas tieferen Außentemperaturen mehr als wettgemacht, da die Betriebszeiten der Kältemaschinen bei hohen Außentemperaturen und Vollast wesentlich geringer ist als die Betriebszeit bei niedrigen Außentemperaturen und Teillast.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFKW R404A R125 R143a R134a 44% 52% 4% 0 0,91 höherer Treibhauseffekt
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3.2.5 HFKW R410A
R410A ist ein Kältemittel, das seine Anwendung vorzugsweise in kleineren Klimakompaktgeräten und in Minisplits finden wird. Es ist ein HFKW, dessen Ozonzerstörungspotential gleich 0 ist, jedoch einen etwas höheren Treibhauseffekt hat. Es ist azeotrop und besteht aus zwei Komponenten. Durch seine hohe Dichte erlaubt das Gemisch kompakte Gerätekonzepte, kleine Rohrdimensionen mit hohen energetischen Wirkungsgraden.
Die um ca. 60% höheren Kondensationsdrücke erlauben jedoch keine Anwendung in allen Bereichen. Materialstärken der Kompressoren und Wärmeaustauscher müssen wesentlich vergrößert werden. Für Druckprüfungen nach der Druckbehälterverordnung werden möglicherweise Wiederholungsprüfungen notwendig.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften HFKW R410A R125 R32 50% 50% 0 0,47 hoher Verdichterdruck und Systemdrücke
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3.3 Ammoniak R717 Ammoniak R717 ist ein traditionelles Kältemittel. Es kommt zur Anwendung in Kaltdampfprozessen und Absorptionskälteanlagen.Dieses Kältemittel weist bedingt durch seine chemischen Eigenschaften kein Ozonabbaupotential und keinen Treibhauseffekt auf. Der ODP und GWP sind somit O. Es birgt also keine globale Umweltgefährdung.
Bei der Freisetzung in die Atmosphäre ist es jedoch für die unmittelbare Umwelt ein Risikostoff, da es hochgiftig ist. Der MAK-Wert beträgt 50 ppm. Die Geruchsschwelle liegt bei 5 ppm. Einatmen von R717 löst Erstickungserscheinungen und Panikreaktionen aus. Aufgrund seiner Eigenschaften ist es gemäß den Unfallverhütungsvorschriften UVV/VBG20 in die Gruppe 2 eingestuft. Maschinenräume und Aufstellungsorte müssen bestimmten Anforderungskriterien genügen.
Weiterhin sind Vorsorgen gegen Wassergefährdung vorzusehen. Bei Leckagen in Wassersystemen und Eintritt von R717 in den Kaltwasserkreislauf korrodieren Armaturen. Beim Austritt von Ammoniak in die Umwelt werden die handelsüblichen Leiterplatten in der EDV-Technik/Elektronik zerstört und es besteht akute Verletzungsgefahr Gefahr für den Menschen .
Alle Anlagen mit Ammoniak müssen buntmetallfrei ausgeführt sein, da Ammoniak bei Anwesenheit von Wasser mit Kupfer reagiert. Daher kommen in der Regel nur offene Verdichtersysteme zum Einsatz, da das Kupfer in der Motorwicklung mit dem Ammoniak reagiert. Offene Verdichtersysteme weisen immer den Nachteil auf, daß mögliche Leckagen durch die Wellendichtung vorprogrammiert sind.
Um dieses grundsätzlich vorhandene Betriebsrisiko zu verringern, werden heute Anlagen mit erhöhtem apparativen Aufwand angeboten. Gasdichte Gehäuse und integrierte Absorber zur Bindung von frei gewordenem Ammoniak sollen das Betriebsrisiko reduzieren. Dieser zusätzliche Aufwand ist entsprechend kostenintensiv und reduziert die Betriebs- und Wartungsfreundlichkeit.
Kältemaschinen, die mit Ammoniak betrieben werden, sind traditionell Anlagen in der chemischen Industrie, in Schlachthöfen, in Brauereien usw., die auch von entsprechend geschultem Betriebspersonal betrieben und gewartet werden.
Für Kälteanlagen in der technischen Gebäudeausrüstung, für Komfortklimaanlagen und für Prozeßklimaanlagen ist es aufgrund seiner o. g. Eigenschaften aus unserer Sicht ungeeignet.
Weiterhin ist das R717 kein genereller Ersatzstoff für alle vorkommenden kältetechnischen Anwendungsfälle in der Klimatechnik.
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften Ammoniak R717 NH3 0 0 toxisch, brennbar, korrosiv Explosionsgefahr
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3.4 Wasser Wasser ist von seiner spezifischen Wärmeleistung ein ideales Kältemittel. Um dies jedoch für die klimatechnische Anwendung nutzbar zu machen, muß ein Systemdruck im Vakuumbereich von 0,01 bar erzeugt werden.
In der Klima-Kältetechnik werden Absorptionswasserkühlmaschinen eingesetzt, die mit einem Gemisch aus Wasser und Lithium-Bromid betrieben werden. Als Energieträger dient Wärme, die durch Wasser, Dampf oder Direktbefeuerung bereitgestellt wird. Wasser ist das natürlichste Kältemittel überhaupt, der ODP und der GWP sind natürlich gleich Null.
Die Folgerung, daß man mit dieser Technik die Ersatzlösung für die FCKW/HFCKW-Problematik hat, ist ein Trugschluß. Der Primärenergieeinsatz ist bei der Absorptionstechnik immer größer als bei einer elektrisch betriebenen Kältemaschine. Dies bedeutet, daß die Absorptionstechnik stets einen größeren indirekten Treibhauseffekt aufweist.
Sinnvoll ist es, die Absorptionstechnik dort anzuwenden, wo Abwärme aus Prozessen kostenfrei oder kostengüstig zur Verfügung steht. Desgleichen bei Einsatz im Zusammenhang mit einer Blockheizkraftwerkanlage, um dort die entstehende Abwärme, die im Sommer zu Heizzwecken nicht genutzt werden kann, zur Erzeugung von Külung zu nutzen.
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3.5 KW (Propan, Butan, Isobutan) R290 Propan ist ein natürliches Kältemittel. Es weist kein Ozonabbaupotential aus und hat keine direkte Wirkung auf den Treibhauseffekt. Es hat sehr gute thermodynamische Eigenschaften und eine hohe volumetrische Kälteleistung.
Allerdings, und das ist der entscheidende Nachteil: Es ist brennbar und explosiv.
Ausschließlich wegen der sehr geringen Füllmengen und der damit verbundenen geringeren Gefährdung wird darüber bei Anwendungen im Kleinkältebereich (Haushaltskühlschränke) hinweggesehen. Die Sicherheitsanforderungen wachsen jedoch bei steigender Leistung und den damit verbundenen höheren Füllmengen enorm. Dies verbietet aus unserer Sicht eine Anwendung im größeren Leistungsbereich (ab ca. 10 kW Kälteleistung).
Art Typ chem. Bez. ODP* GWP* kritische Eigenschaften KW R290 Butan Isobutan C3H8 C4H10 0 brennbar, Explosionsgefahr brennbar, Explosionsgefahr
Aus ohne Bilder: http://www.benndorf-ralf.de/fckwalte.htm
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und FCKW-Ersatzstoffe (Aktualisierung von 1993, Stand: 02/2001)
1. Begriffe
FCKW ist die Abkürzung für Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe. Kohlenwasserstoffe sind organische Verbindungen, die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome im Molekül enthalten. Der Wasserstoff kann nun durch Fluor, Chlor und Brom (Halogene) ersetzt sein, wobei man je nach Anteil der Halogene im Molekül verschiedene Substanzklassen unterscheidet:
Bei den vollhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) sind die Wasserstoffatome vollständig durch Fluor oder Chlor ersetzt. Bei einem nur teilweisen Ersatz spricht man von teilhalogenierten FCKW (H-FCKW). Chlorfreie Kohlenwasserstoffe, bei denen alle bzw. ein Teil der Wasserstoffatome durch Fluor ersetzt ist, werden als fluorierte bzw. teilfluorierte Kohlenwasserstoffe bezeichnet (FKW bzw. H-FKW). Bei den Halonen ist neben Fluor oder Chlor auch noch Brom im Molekül enthalten. 2. Umweltproblematik
2.1 Schädigung der Ozonschicht
Durch ihre hohe Beständigkeit und Reaktionsträgheit gelangen FCKW und Halone bis in die oberen Stockwerke der Atmosphäre (Stratosphäre). Dort kommen sie 5 – 10 Jahre nach ihrer Emission am Boden an. Im Durchschnitt dauert es mehrere 100 Jahre, bis FCKW wieder aus der Atmosphäre entfernt sind. Dagegen beträgt die Lebensdauer von teilhalogenierten H-FCKW nur wenige Jahre.
In etwa 10 – 15 km Höhe befindet sich der Großteil des Ozons (O3) in der Atmosphäre. Diese "Ozonschicht" schützt irdisches Leben vor dem schädlichen ultravioletten Anteil der Sonnenstrahlung (UV-B). Die sehr reaktionsfreudigen Ozonmoleküle befinden sich natürlicherweise in einem ständigen Auf- und Abbau. Dieses Gleichgewicht zwischen Auf- und Abbau wird durch Chlor-, Fluor- und Brom-Atome zerstört, die durch UV-Licht aus den FCKW freigesetzt werden. Bei der Ozonzerstörung werden die Chlor-, Fluor- und Bromatome nicht verbraucht und können daher eine Vielzahl an Ozonmolekülen spalten.
Das Ozonzerstörungspotenzial (ODP, Ozone Depleting Potential) einer Substanz hängt vom Anteil an Chlor, Fluor und Brom im Molekül ab: Ein einziges Chlorteilchen spaltet bis zu 100 000 Ozonmoleküle (ODP = 1), während Brom 50 – 60 mal mehr Ozon spalten kann. Dagegen ist das Ozonzerstörungspotenzial von Fluor um das 1 000-fache geringer als von Chlor (ODP = 0,001). Trotz der vergleichsweise geringen Bromkonzentration in der Stratosphäre gehen daher etwa 20 % des Ozonabbaus auf Reaktionen mit Brom zurück. Insgesamt beträgt das Ozonzerstörungspotenzial von teilhalogenierten H-FCKW etwa 2 – 10 % des Potenzials der FCKW, während chlorfreie H-FKW nahezu keine Ozonbedeutung haben.
Der stärkste Ozonabbau wird über dem Südpol im Zeitraum von September bis November beobachtet ("Ozonloch"): Um mehr als 50 % verringerten sich die dort gemessenen Minimalwerte im Zeitraum von 1981 bis 2000. Zugleich dehnte sich die Fläche des Ozonloches stark aus, bis es 1998 bereits so groß wie Nordamerika war. Im Winter 2000 erreichte das Ozonloch erneut Rekord-Ausmaße. Aber auch in unseren Breiten findet man einen verstärkten Ozonabbau, vor allem in den Winter- und Frühjahrsmonaten. So verringerten sich die Minimalwerte am Hohenpeißenberg zwischen 1967 und 2000 um 5,5 % pro Jahrzehnt.
Trotz weltweiter Reduzierungsmaßnahmen wurde erst 1998 eine Verlangsamung des Anstiegs an FCKW in der Stratosphäre nachgewiesen. Da diese Gase langlebig sind und auch weiterhin freigesetzt werden, wird sich der Abbau des stratosphärischen Ozons weiter verstärken, und mit der Erholung der Ozonschicht ist erst Mitte bis Ende des 21. Jahrhunderts zu rechnen.
2.2 Treibhauseffekt
Neben anderen fluorierten Verbindungen verstärken auch FCKW, teilhalogenierte H-FCKW und chlorfreie H-FKW den Treibhauseffekt. Die Klimawirksamkeit dieser Verbindungen resultiert aus ihren zum Teil extrem langen atmosphärischen Verweilzeiten, verbunden mit einer hohen spezifischen Absorption der Moleküle im infraroten Spektralbereich. So beträgt zum Beispiel die Strahlungswirksamkeit für die technisch wichtigsten H-FKW das 1 000 – 2 000-fache von CO2.
Der Anteil verschiedener FCKW und Ersatzstoffe am anthropogenen Treibhauseffekt wurde vom International Panel on Climate Change (IPCC) im Jahr 1995 berechnet (Tabelle 1). Den höchsten Treibhauseffekt haben die FCKW, aber auch teilhalogenierte H-FCKW und chlorfreie H-FKW und FKW haben noch zwischen 13 und 72 % des Treibhauseffektes der alten FCKW. Kaum klimaschädigend sind hingegen die Kohlenwasserstoffe Propan und Butan, sowie CO2 oder Pentan.
Tabelle 1: Treibhauseffekt verschiedener FCKW und Ersatzstoffe für einen Betrachtungszeitraum von 100 Jahren. Die Zahlen geben den Faktor an, um den sich der Treibhauseffekt im Vergleich zu CO2 erhöht. (Quelle: IPCC 1995)
Stoff Substanzklasse Treibhauseffekt CO2-Äquivalente
R 12 FCKW 8 500 R 11 FCKW 4 000 R 22 H-FCKW 1 700 R 142b H-FCKW 2 000 R 134a H-FKW 1 300 R 141b H-FKW 630 Pentan / Propan / Isobutan Kohlenwasserstoffe ca. 3
Derzeit erhöht die Emission von FCKW bzw. FCKW-Ersatzstoffen den deutschen Anteil am Treibhauseffekt nur wenig: Z. B. geht nur ca. 1 % der CO2-Äquivalente – gemessen an den deutschen Gesamtemissionen von Treibhausgasen – auf chlorfreie H-FKW zurück. Die Bedeutung fluorierter Gase wird jedoch drastisch wachsen, wenn keine Minderungsmaßnahmen ergriffen werden. 3. Nationale und internationale Aktivitäten
1985 wurde von den Vereinten Nationen in Wien ein Übereinkommen zum Schutz der Ozonschicht unterzeichnet. 1987 vereinbarte zumindest ein Teil der Mitgliedsstaaten im Montrealer Protokoll erste konkrete Maßnahmen. Bis zum Jahr 2000, so sah es das Protokoll vor, sollten Produktion und Verbrauch von FCKW um 50 % reduziert werden. Nachdem schnell klar wurde, dass diese Reduzierung nicht ausreichen würde, folgten 1990 (London), 1992 (Kopenhagen), 1995 (Wien), 1997 (Kyoto) und 1999 (Peking) Verschärfungen der Montrealer Beschlüsse (Tabelle 2).
Tabelle 2: Stufenweises Verbot der Verwendung bzw. Herstellung folgender Stoffe. Jahr des Produktionsstop geregelter Substanzen nach dem Montrealer Protokoll, einschließlich der in den Folgekonferenzen vereinbarten Verschär-fungen. Atmosphärische Lebensdauer in Jahren (Quelle: UNEP-Handbook 2000, zitiert aus Ökorecherche 2000)
Lebensdauer Industrieländer Entwicklungsländer FCKW 45 - 300 1996 2010 Halone 11 - 65 1994 2010 Methylchloroform 4,8 1996 2015 Methylbromid 0,7 2005 2015 H-FCKW 10 - 20 2030 2040
Die EU hat ihre Verordnung über Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht führen, überarbeitet. Die neue Verordnung trat am 1. Oktober 2000 in Kraft. In dieser Verordnung wurden die im Montrealer Protokoll festgelegten Fristen teilweise vorgezogen und Zwischenschritte formuliert: So wird die Verwendung von vollhalogenierten FCKW und Halonen endgültig untersagt. Einige Ausnahmen für "wesentliche Verwendungszwecke" gelten jedoch weiterhin. Methylbromid darf ab 2004 nicht mehr produziert werden. H-FCKW dürfen ab Ende 2025 nicht mehr produziert werden und schrittweise wird auch ihre Verwendung eingeschränkt. Ferner wird die Einrichtung von Rückgewinnungssystemen vorgeschrieben.
In Deutschland wurden Produktion und Gebrauch mit der FCKW-Halon-Verbots-Verordnung im Jahr 1991 festgelegt. Diese Verordnung sieht die Reduzierung des Ozonzerstörungspotenzials durch stufenweise Einführung von weniger schädlichen Ersatzstoffen vor. Mit der Bekanntgabe eines Ersatzstoffes ist auch die Verwendung der ursprünglichen Substanz verboten, wobei für Altanlagen Übergangsfristen gelten. So hat Deutschland bereits 1992 die Produktion von Halonen und 1995 die Produktion von FCKW nahezu vollständig eingestellt. 2000 wurde auch die Verwendung des teilhalogenierten H-FCKW 22 verboten (andere H-FCKW nicht geregelt).
4. Produktion und Verbrauch
FCKW wurden schon in den frühen 30er Jahren in den Labors der General Motors entwickelt und bis Anfang der 80er Jahre in großen Umfang produziert. Nach Inkrafttreten des Montrealer Protokolls ging der weltweite Verbrauch von vollhalogenierten FCKW, Halonen und Methylchloroform um 80 % zurück (Stand 1995), während gleichzeitig die Produktion von FCKW-Ersatzstoffen erheblich zunahm. So verzehnfachten sich z. B. die Emissionen von chlorfreien H-FKW auf über 2000 Tonnen pro Jahr allein in Deutschland (Stand 1995): Hauptquelle sind gegenwärtig (1998) vor allem PU-Montageschäume in Spraydosen (76 %) sowie mobile und stationäre Kälte- und Klimaanlagen (je rund 10 % ).
Weltweit lag 1995 der Verbrauch an ozonschichtzerstörenden Substanzen bei ca. 400 000 Tonnen Ozonzerstörungspotenzial (bei dieser Angabe werden die Produktions- und Verbrauchsmengen der Substanzen nach ihrem Ozonzerstörungspotenzial gewichtet und damit miteinander vergleichbar). Dies entspricht in etwa 25 – 30 % des Ozonzerstörungspotenzials vor der Einführung internationaler Kontrollen. Den Löwenanteil von ca. zwei Dritteln bestritten 1995 noch die FCKW.
Dabei muss aber berücksichtigt werden, dass in Anlagen, Geräten und Produkten noch ein ganz beachtliches Reservoir von ozonschädigenden Substanzen gespeichert ist. Insgesamt wurden im Jahr 1997 rund 30 500 Tonnen ozonschädigende Substanzen verwendet. Dies entspricht einem Ozonzerstörungspotenzial von 6 910 Tonnen. Damit hat das Ozonzerstörungspotenzial in Deutschland im Vergleich zu 1996 (rund 8 600 Tonnen) deutlich abgenommen.
Tabelle 3: Emission einiger ozonschädigender Substanzklassen im Jahr 1997. Angegeben sind die Emissionsmengen in Tonnen, gewichtet nach dem Ozonzerstörungspotenzial. (Quelle für FCKW, H-FCKW und Halone: Statistisches Jahrbuch für die Bundesrepublik Deutschland 2000; Quelle für H-FKW und FKW: Schwarz, Leisewitz 1999)
Gesamt Kältemittel Treibmittel, Aerosole, Schaumstoffplatten
FCKW 1 123 269 823 H-FCKW 1 164 102 224 Halone 52 4 k. A. H-FKW, FKW 3 100 900 1 900
5. Technische Eigenschaften von FCKW und Ersatzstoffen FCKW vereinigen hinsichtlich ihrer Anwendung alle positiven Eigenschaften einer breit anwendbaren Verbindungsgruppe in sich (technisch bedeutsame Vertreter: R 11, R 12, R 113, R 114 und R 115).
Sie sind:
weitgehend ungiftig für Menschen, Tiere und Pflanzen reagieren praktisch nicht mit anderen Stoffen nicht explosiv unbrennbar geruchs- und geschmacksneutral Sie haben:
eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, sind also wärmedämmend spezielle thermodynamische Eigenschaften, die sie als Kältemittel auszeichnen Hinzu kommt als Kehrseite der chemischen Stabilität ihre schwere Abbaubarkeit und damit Langlebigkeit in der Umwelt.
Grundsätzlich müssen die Ersatzstoffe denselben technischen und toxikologischen Anforderungen wie die vollhalogenierten FCKW genügen, sollten aber zusätzlich ein deutlich geringeres bzw. kein Ozonschädigungspotenzial aufweisen. Zudem sollten sie den Treibhauseffekt möglichst nicht verstärken. Grundsätzlich gibt es folgende Gruppen von Ersatzstoffen:
Teilhalogenierte FCKW (H-FCKW) technisch bedeutsam: R 22, R 123, R 124, R 141b und R 142b geringe Ozonschädigung Treibhausgase
Fluorierte und teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (H-FKW, FKW) technisch bedeutsam: H-FKW wie R 32, R 125, R 134a, R 143a, R 152a und Gemische keine Ozonschädigung treibhauswirksam
Chlorkohlenwasserstoffe (öko-)toxikologisch bedenklich
Halogenfreie organische Verbindungen
Propan: keine Ozonabbaupotenzial, sehr geringes Treibhauspotenzial, leicht entflammbar Butan, Pentan: kein Ozonabbaupotenzial, Brand- und Explosionspotenzial; Beitrag zur Smogbildung; z. T. geruchsintensiv
Sonstige
CO2: kein Ozonabbaupotenzial, chemisch inaktiv, ungiftig, nicht brennbar Ammoniak: kein Ozonabbaupotenzial, kein Treibhauspotenzial, toxisch, brennbar
6. Einsatzbereiche von FCKW und Substitutionsmöglichkeiten
Zunächst als neues Kältemittel erfunden, fanden FCKW auf sehr vielfältige Weise Einsatz: Als Kälte-, Treib- und Lösemittel, in Schäumen, Wärmeträgern und Feuerlöschmitteln.
6.1 Kältemittel FCKW ersetzten seit den 30er Jahren Kältemittel wie Schwefeldioxid, Chlormethan und Ammoniak. Anwendung fanden sie bei Kühlgeräten in Kompressor- und Absorbersystemen zur Kälteerzeugung, in Klimaanlagen zur Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung sowie in Wärmepumpen für Heizung/Kühlung.
Seit dem 1. Januar 1995 sind alle in Deutschland hergestellten Autoklimaanlagen und Haushaltskühlschränke (incl. Dämmstoffe dieser Geräte) FCKW-frei. Als Kältemittel in Autoklimaanlagen wird vorwiegend das chlorfreie H-FKW R 134a verwendet. In Haushaltskühlschränken wird seit 1994 kein H-FCKW eingesetzt. Z. T. sind Geräte im Handel, die mit einer Propan-Butan-Gasmischung kühlen. In gewerblichen Neuanlagen finden neben chlorfreien H-FKW (zu mehr als 50 % R 134a) auch Ammoniak (z. B. in Supermärkten und Klimaanlagen) und flüssiger Stickstoff Verwendung.
Eine Renaissance erleben derzeit auch weitere natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid und Wasser in unterschiedlichen Anwendungsbereichen der Kälte- und Wärmepumpentechnik. CO2 ist aus ökologischer und sicherheitstechnischer Sicht ein nahezu ideales Kältemittel. Es ist weder giftig noch brennbar, es besitzt kein Ozonabbaupotenzial, ist chemisch inaktiv und ausgesprochen billig.
6.2 Aerosole Anfang der 60er Jahre begann in der Aerosol-Produktion die Umstellung von vorher teilweise giftigen oder brennbaren Treibmitteln auf FCKW. Der Verbrauch von Aerosolpackungen (zum größten Teil für Haar- und Körperpflege) stieg rasch bis auf rund 53 000 Tonnen im Jahr 1986. Der Verbrauch ging unter dem Druck der Umweltdiskussion rapide zurück.
Die freiwillige Selbstverpflichtung der Aerosolindustrie führte schon 1991 zu einem vollständigen Stop der Verwendung von FCKW als Treibmittel in Spraydosen. Alternativ werden heute vorrangig Propan-/ Butan- Gemische, Druckluft, Kohlendioxid, Stickstoff und Dimethylether verwendet. Alternative Technologien wie Pumpsprays, Roller oder Stifte stellen für zahlreiche Anwendungen einen problemlosen Ersatz dar und werden heute mit dem Blauen Engel gekennzeichnet.
Einzige Ausnahme war die Verwendung von FCKW in pharmazeutischen Inhalationssprays, die bis Ende 2000 zugelassen war. Damit trugen Asthmasprays zur Zerstörung der Ozonschicht zu mehr als einem Drittel bei, bezogen auf die Emission an ozonschädigenden Substanzen in Deutschland. Heute werden als Ersatz Dosier-Aerosole mit teilhalogenierten H-FKW und Pulverinhalatoren angeboten.
6.3 Kunststoffschäume Mit der Verwendung als "Blähmittel" bei Kunststoffschäumen fanden die FCKW eine weite Ausbreitung. Polyurethan- oder PUR-Weichschäume (als Polstermaterial, zur Wärmedämmung und für Verpackungszwecke) sowie PUR-Hartschaum (als Wärmedämmstoff, in Kühlgeräten integrierter Schaum, Montageschaum) waren die beiden Haupteinsatzbereiche.
In Dämmstoffen ist seit 1994 die Verwendung von FCKW und seit 2000 auch von R 22, einem wichtigen Vertreter der teilhalogenierten H-FCKW, verboten. In Montageschäumen seit 1991 bzw. 1993. Heute werden Weich- und Hartschäume mit Pentan, Kohlendioxid oder teilweise mit H-FKW geschäumt. Letztere sind jedoch klimaschädlich, so dass ihre Verwendung reduziert werden soll. Alternativen für die Wärmedämmung sind z. B. die Verwendung von moderner Glas- oder Steinwolle (beide mit niedrigem Kanzerogenitätsindex; Glaswolle aus recyceltem Altglas mit Blauem Engel), oder aber von tierischen oder pflanzlichen Fasern.
6.4 Reinigungs- und Lösungsmittel Aufgrund ihrer hohen Materialverträglichkeit sowie der Nicht-Brennbarkeit waren FCKW auch als Lösungsmittel in der industriellen Reinigung sehr beliebt, vor allem in der Elektronikindustrie bei der Reinigung von Mikrochips. Auch in der chemischen Reinigung hatten FCKW einen nicht zu vernachlässigenden Anteil.
Seit 1.1.1992 gilt ein Anwendungs- und Produktionsverbot für FCKW-haltige Reinigungs- und Lösungsmittel. Heute werden zunehmend Reinigungsmittel auf Wasserbasis verwendet. Auch Textilreinigungen, bei denen FCKW lange Zeit eingesetzt wurden, werden seit Anfang 1991 nicht mehr genehmigt, wenn sie ozonabbauende Reinigungsmittel verwenden.
6.5 Feuerlöscher Seit 1994 dürfen Feuerlöscher mit Halonen nicht mehr verwendet werden. Jede/r Bürger/in kann ihren/seinen Halon-Feuerlöscher, den sie/er seit 1994 nicht mehr verwenden darf, an Händler zurückgeben. Die Feuerlöscher werden dann als Sonderabfall verbrannt. Als Ersatzlöschmittel kommen Kohlendioxid, Wasser, Schaum und Pulver zur Anwendung. Das jeweilige Löschmittel ist eindeutig auf jedem Feuerlöscher angegeben.
6.6 Methylbromid Methylbromid durfte in begrenzter Menge z. B. für den Holzschutz in historisch wertvollen Gebäuden eingesetzt werden. In der überarbeiteten EU-Regelung ist für viele Anwendungen ein Verbot ab 2005 vorgesehen. Ausnahmen gelten z. B. für die akute Bekämpfung bestimmter Pflanzenkrankheiten.
7. Altbestände und Entsorgung
Für die verschiedenen Einsatzbereiche von FCKW ergeben sich jeweils entsprechende Entsorgungswege, -möglichkeiten und -probleme.
7.1 Kältemittel Hauptquelle für die Emission ozonschädlicher Substanzen sind heute Leckagen und die Verschrottung alter Anlagen. Schon eine allgemeine Wartungspflicht für Kälte- und Klimaanlagen über 1 kg Kältemittel – wie in der neuen EU-Verordnung festgeschrieben – könnte Emissionen erheblich reduzieren (-13 %). Bei Anlagen mit Kältemitteln, deren Verwendung bereits verboten ist, empfiehlt das Umweltbundesamt, nicht bis zum Defekt zu warten, sondern das Kältemittel vorher sachgerecht austauschen zu lassen. Da diese Anlagen bei einem Defekt ohnehin umgerüstet werden müssen, können durch die rechtzeitige Planung Stillstandszeiten vermieden werden. Trotz dieser Empfehlung waren jedoch 1998 noch nicht einmal 10 % aller Autoklimaanlagen umgerüstet, während dies in gewerblichen Kühl- und Klimaanlagen bereits zu über 80 % geschehen war. Damit waren Autoklimaanlagen im Jahre 1998 der Hauptemittent für R 12.
Kältemittel und Halone werden heute vom Hersteller zurückgenommen und entsorgt. Alte Kühlschränke werden auf Anfrage aus Haushalten abgeholt, sachgerecht zerlegt und der Wiederverwertung zugeführt.
7.2 Aerosole/Spraydosen Üblicher Entsorgungsweg für Spraydosen ist die Beseitigung mit dem Hausmüll. Damit gelangten bis 2000 (Ausstiegsjahr für FCKW als Treibgas in Asthmasprays) auch FCKW auf Deponien. Dort gelangen die FCKW ins Deponiegas und, falls keine Absaugung erfolgt, verzögert in die Atmosphäre. Gelangen Spraydosen in Müllverbrennungsanlagen, so werden dort in der Verbrennung die Kohlenwasserstoffe zersetzt. Über Restkonzentrationen ist nichts bekannt.
7.3 Kunststoffschäume Dämmstoffe werden bis zu 50 Jahre verwendet. Während dieser Zeit diffundieren darin verwendete FCKW langsam in die Umwelt. Derzeit besteht noch kein Entsorgungskonzept für alte Dämmstoffe. Eventuell sollen in Zukunft alte Dämmstoffe vom übrigen Müll getrennt und verbrannt werden.
8. Literatur
Baumann D. (1999): Sind Fernwärme-Rohrsysteme auch für den Transport von Kälte geeignet? - In: 3 R-Rohre, Rohrleitungsbau, Rohrleitungstransport Nr. 7/1999; Zusammenfassung
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2000): 2000 letzte Möglichkeit zur Umstellung auf FCKW-freie Arzneimittel – Verkaufsverbot für FCKW-haltige Arzneimittel ab Ende 2000 - In: Umwelt Nr. 2/00
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1999): Ersatzkältemittel anstelle von R 502 bekannt gegeben – Ausstieg aus der Verwendung des FCKW-Kältemittels R 502 in "alten" Kälte- und Klimaanlagen rechtlich zwingend - In: Umwelt Nr. 9/99
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1999): PUR-Weichschaum-Produktion ohne zusätzliche Treibmittel - Demonstrationsvorhaben aus dem Investitionsprogramm zur Verminderung von Umweltbelastungen abgeschlossen - In: Umwelt Nr. 4/9
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Ausstieg aus der Verwendung FCKW-haltiger Kältemittel - Umstellungen der Anlagen im BUNA-Werk Schkopau gefördert - In: Umwelt Nr. 11/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Ersatzkältemittel auf Kältemittel anstelle von FCKW in Altanlagen - Umstellung von Kälteanlagen auf Kältemittel mit niedrigerem Ozonabbaupotenzial technisch möglich - In: Umwelt Nr. 9/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Emissionen fluorierter Treibhausgase – Ergebnisse eines Forschungsvorhabens - In: Umwelt Nr. 9/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Produktion und Verbrauch ozonschichtzerstörender Stoffe seit 1986 – GTZ legt ausführlichen Bericht vor. - In: Umwelt Nr. 1/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1997): Verwendung von FCKW in Asthma-Sprays – Antwort der Bundesregierung auf zwei kleine Anfragen - In: Umwelt Nr. 3/1997
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1996): Verwendung von FCKW in Asthma-Sprays – Antwort der Bundesregierung auf Parlamentarische Anfrage - In: Umwelt Nr. 2/1996
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1994): Auswirkungen möglicher FCKW-Ersatzstoffe auf Ozon und Klima untersucht – Chemische Rückkopplungsprozesse verzögern die Regenerierung der Ozonschicht und verstärken den Ozonabbau. - In: Umwelt Nr. 7-8/1994
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1994): FCKW-Hersteller und -Verwender haben Wort gehalten – Umstellung wurde zum Jahresende 1993 erreicht - In: Umwelt Nr. 2/1994
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1993): FCKW-Ersatz in der Elektronikindustrie – Reinigung von Hybridschaltungen mittels Terpenen - In: Umwelt Nr. 11/93
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1999): Kältemittel Chlordifluormethan (R 22) ab 1. Januar 2000 verboten – Deutschland leitet weitere Maßnahmen zum Schutz der Ozonschicht ein. Pressemitteilung Nr. 46/99
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1999): Ersatzkältemittel für R 502 bekannt gegeben – Ausstieg aus der Verwendung des FCKW-Kältemittels R 502 in "alten" Kälte- und Klimaanlagen rechtlich zwingend. Pressemitteilung Nr. 16/99
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Einsatz des ozonabbauenden FCKW-Kältemittels R 12 in Kälte- und Klimaanlagen um über 50 % reduziert – Noch großer Nachholbedarf bei privaten Auto-Klimaanlagen. Pressemitteilung Nr. 24/1998
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Einsatz von FCKW R 11 in bestehenden Anlagen noch möglich – Noch kein geeignetes Ersatzkältemittel gefunden und bekannt gegeben. Pressemitteilung Nr. 11/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1998): Kühlgeräte umweltgerecht entsorgen – Umweltbundesamt legt kostenlosen Leitfaden vor. Pressemitteilung Nr. 2/98
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1997): Wie man FCKW in Kälte- und Klimaanlagen ersetzen kann. Pressemitteilung Nr. 33/97
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1992): Freiwilliger Ausstieg aus Produktion und Verwendung von FCKW gesichert. Pressemitteilung Bonn 1992
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1992): Aktuell: FCKW sind out! Bonn 1992
Der Bundesminister für Forschung und Technologie, Deutsche Forschungsanstalt für Luft und Raumfahrt (1993): HKW-freie Reinigungsverfahren – Leitfaden zur Substitution halogenierter Kohlenwasserstoffe in der industriellen Teilreinigung. Landsberg am Lech, ecomed 1993, S. 1-31
Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (1996): Aktuell: Verzicht auf FCKW – Maßnahmen zum Schutz unserer Ozonschicht. Bonn 1996
Deutscher Bundestag (1990): Dritter Bericht der ENQUETE-Kommission "Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre". Drucksache 11/8030
Elsner, C. (1995): Stand der FCKW-Substitution - In: Umwelt Technologie Aktuell Nr. 2/1995, Git-Verlag, Darmstadt
Europäische Gemeinschaften (2000): Verordnung (EG) Nr. 2037/2000 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 29. Juni 2000 über Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht führen. - In: Amtsblatt der Eg L244/1 (1995)
Fachverband Elektro-Haushalts-Geräte (1989): Denkschrift Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in Elektro-Hausgeräten. Frankfurt
FCKW-Halon-Verbots-Verordnung) vom 6.5.1992. - Bundesgesetzblatt Teil 1, Nr. 30. Bonn
Forum für Zukunftsenergien (1995): Alternative Kältererzeugung – Es geht auch ohne FCKW-Ersatzstoffe, Schriftenreihe. Bonn
Graßl, H. (1989): Die doppelte Wirkung der Fluorchlorkohlenwasserstoffe: Ozonabbau und erhöhter Treibhauseffekt – In: VDI - Bericht Nr.745. Düsseldorf
Handbook for the International Treaties for the Protection of the Ozone Layer. Editor: UNEP Ozone Secretariat. Fifth Edition. March 2000
Hoechst Aktiengesellschaft (1992): Das Kältemittel R134a - eine sichere Alternative zu FCKW. Presseinformation
Industrieverband Polyurethan-Hartschaum e.V. (1998): PUR Der Hochleistungs-Dämmstoff, Eigenschaften von PUR-Hartschaum-Wärmedämmstoffen. Stuttgart
Informationsdienst Chemie und Umwelt (ICU) (1992): FCKW und Halone. Gundelfingen
Jakobi, H. W. (1989): Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). - Aus der Reihe: Schadstoffe und Umwelt Bd. 3. Berlin
Johann Wolfgang Goethe-Universität (1998): Anstieg der FCKW-Konzentration in der Stratosphäre verringert sich. Pressemitteilung Frankfurt am Main August 1998
Oeger, H.M. (1992): FCKW: Anwendungen, Probleme und Wege zu deren Lösung. - Nachr. Chem. Tech. Lab. 40, Nr. 10. VCH Weinhein
Ökorecherche (2000): Ozonschicht, FCKW und UV-Belastung im 21. Jahrhundert. Darstellung für interessierte Laien. Studie im Auftrag von Greenpeace. Frankfurt am Main 2000
Schaefer C., (1989): Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe: Wird ein chemischer Segen zum Fluch? - In: Bild der Wissenschaft 2/88
Schwarz Dr. W., Leisewitz Dr. A. (1999): Emissionen und Minderungspotenzial von HFKW, FKW und SF6 in Deutschland. Forschungsbericht für das Umweltbundesamt, UFOPLAN-No. 298 41 256. Frankfurt am Main 1999
Umweltbundesamt (1998): Wärmedämmung ohne Risiko - Gesundheitsvorsorge bei der Verwendung künstlicher Mineralfasern, Anforderungen an mögliche Alternativen. Pressemitteilung Nr. 10/98
Verband der technischen Industrie (2001, Hrsg.): FCKW - Ausstieg vollzogen. Stellungnahme des VCI unter www.vci.de/internetbase.asp?mod=10
Zentralverband Elektrotechnik und Elektroindustrie e.V. (1992): Deutsche Hausgeräte - Industrie beschließt vorzeitigen FCKW-Ausstieg. Pressemitteilung. Frankfurt
Aus: http://www.umweltministerium.bayern.de/service/umwberat/ubbfck.htm
http://home.t-online.de/home/trane-muc/kaeltem.htm
HFKW-Emissionen aus Kälte- und Klimaanlagen bis 2010
Auszugsweise wird über die Ergebnisse der im Oktober 1999 im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführten Studie "Emissionen und Minderungspotential von HFKW, FKW und SF6 in Deutschland" berichtet. Als wesentliche emissionsreduzierende Maßnahme wird für Kälte- und stationäre Klimaanlagen eine allgemeine Wartungspflicht empfohlen. Dr. Winfried Schwarz Öko-Recherche, Frankfurt/Main
Chlorfreie fluorierte Gase werden bis zum Jahr 2010 etwa 3% der deutschen treibhauswirksamen Emissionen bzw. rd. 27 Mio. t CO2-Äquivalente ausmachen, wenn der laufende Trend unverändert anhält (sog. Business-as-Usual-Szenario - BaU). HFKW-Emissionen sind daran mit rund 20 Mio. t CO2-Äquivalenten beteilt, von denen 12,5 Mio. t aus Kälte- und Klimaanlagen stammen (s. Bild 1). Das sind im Jahre 2010 knapp 1,5 % des deutschen Gesamtbeitrags zur Erderwärmung, und Kälte- und Klimaanlagen sind die größte Emittentengruppe fluorierter Treibhausgase. 1,5 % scheinen nicht viel. Es ist aber daran zu erinnern, daß sich die treibhauswirksamen Gesamtemissionen aus einer Vielzahl von für sich genommen meist kleinen Einzelquellen speisen, die alle auf Minderungspotentiale zu überprüfen sind, um das deutsche Klimaschutzziel bis 2010 von 21% weniger als 1990/1995 zu erreichen.
Nachfolgend werden erst die Kälte- und die stationären Klimaanlagen behandelt und dann separat mobile Klimaanlagen. Für beide Bereiche werden erstens die Verbrauchs- und Emissionswerte 1995-1997 und zweitens die Emissionsprognosen für 2010 unter Fortschreibung des aktuellen Trends (BaU) präsentiert; drittens werden niedrigere Emissionen für 2010 durch aktive Minderungspolitik (Minderungsszenario) abgeschätzt.
Kälte- und stationäre Klimaanlagen
Kälte- und stationäre Klimatechnik sind sowohl stationäre und mobile Kälteaggregate für Waren und Prozesse als auch ortsfeste Klimaanlagen für Gebäude. Der dort angehäufte gegenwärtige inländische Gesamtbestand halogenierter Kältemittel (FCKW, HFCKW, HFKW) wird auf 30 000 t geschätzt. Er läßt sich in acht Sektoren gliedern, die nach ihrem Prozentanteil halogenierter Kältemittel wiedergegeben werden:
Gewerbekälte (ca. 40%). Mittelgroße Industriekälte mit Kolbenverdichteranlagen (20%). Kleinkühlgeräte unter 1 kg Füllmenge in Industrie und Gewerbe (20%). Große Industriekälte und große Klimaanlagen (6-7%). Raumklimager
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12 Dec 2004
23:45:22 |
Asser |
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