Erweiterte Treibhausgasbilanz CFP an einem Kältemittelverdichter
Am Beispiel eines häufig in der Gewerbekälte eingesetzten Hubkolbenverdichters werden Zahlen für die Treibhausgasbilanz dargestellt. Dazu werden die folgenden wesentlichen Einflüsse betrachtet:
- Kohlendioxidausstoß durch den Elektroenergieverbrauch im Betrieb
- Kohlendioxidäquivalent der Kältemittelemission während der Lebensdauer
- Kohlendioxidemission durch den Materialverbrauch
- Kohlendioxidemission durch den Energieverbrauch während der Fertigung
Dazu müssen eine Reihe von Annahmen zum Einsatz getroffen werden.
Bilanzraum
Material- und Energieverbrauch nur für den Verdichter. Betrieb in einem Verflüssigungssatz mit einem Verflüssiger mittlerer Größe in einer Kälteanlage. Betriebszeit 15 Jahre. Materialmengen wurden ermittelt, Produktionsemissionen dem Umweltbericht entnommen und als Anhaltswert durch die Produktionsstückzahl geteilt. Die Emissionsdaten der Materialien wurden der Stoffdatenbank des deutschen Umweltbundesamtes (UBA) entnommen.
Diese Bilanz ist angelehnt an die in der Kältetechnik bekannte TEWI-Bilanz, obwohl nur ein kleiner Teil der Kältemittelleckage dem Verdichter zugeordnet werden kann. Sie unterscheidet sich daher etwas von der Emissionsbilanz für die Richtlinie 2022/2464/EU CSRD hinsichtlich der Nachhaltigkeitsberichterstattung. Die Bilanz umfasst hier aber nicht die Emissionen, die durch die Herstellung des Kältemittels entstehen. Diese können bei komplexeren Substanzen, wie R1234yf, je nach Quelle für die dargestellten Mengen durchaus höher sein als die Emissionen durch Material und Herstellung des Verdichters.
Bedingungen
Betrieb bei Nennbedingungen für die Bestimmung der Jahresarbeitszahl SEPR nach EN13215 für Tiefkühlung LT bei to -35°C und Normalkühlung MT bei to -10°C.
aktuell | Option | |
|---|---|---|
4 Zylinder | 4NES-14Y | |
Kältemittel MT | R134a | R1234yf |
GWP Kältemittel MT | 1430 | 4 |
Kältemittel LT | R404A | R454C |
GWP Kältemittel LT | 3922 | 148 |
Konversionsfaktor Elektro kg CO2/kWh | 0,401 | |
Last + Temperaturkurve | EN13215 | |
Anlagenlebensdauer in a | 15 | |
Leckrate in %/a | 3 | |
Entsorgungsverlust in % | 10 | |
Kältemittelfüllmenge | entsprechend BITZER Software |
Analyse der Anteile
In der Gesamtbilanz ist der weitaus größte Anteil dem Energieverbrauch zuzuordnen (in grau). Bei Kältemitteln mit höherem Treibhauseffekt ist der Anteil in der Gesamtbilanz auch noch deutlich sichtbar (in hellgrün). Daher wurde in der Kältetechnik auch häufig mit der TEWI-Bilanz gearbeitet, die diese beiden Anteile darstellt.
Wenn Elektroenergie in Zukunft aus erneuerbaren Quellen stammt und der Treibhauseffekt der Kältemittel sinkt, fallen die beiden größten Anteile aus der Bilanz weg.
In der Abbildung ohne den Anteil des Energieverbrauches ist auch bei einem Kältemittel mit GWP 148, wie R454C, der Anteil der Kältemittelemission der größere. Bei GWP 4, wie bei R1234yf, ist der Anteil des Kältemittels niedriger als der des Materials (in mittelgrün).
Der Anteil der Produktion (in dunkelgrün) ist deutlich der kleinste und dürfte durch den Einsatz regenerativer Energie in Zukunft noch sinken.
Der nächste Fokus der Ökobilanzen wird das Material sein. Bei Verdichtern ist dieser Anteil relativ gering, auch weil Gusseisen und Kupfer zum großen Teil recycelt werden. Hier ist auch der Einsatz regenerativer Energie weitgehend möglich. Das bedeutet allerdings, dass die Herkunft und Herstellung des Materials in Zukunft ein wichtiger Aspekt der Ökobilanz wird. Weltweit wird wahrscheinlich nicht innerhalb weniger Jahre auf regenerative Energie zur Metallherstellung umgestellt. Bei der Betrachtung der gesamten Kälteanlage ist der Materialanteil ein größerer Anteil.
Die weitaus meisten Kälteanlagen, Klimaanlagen und Wärmepumpen werden elektrisch angetrieben. Dadurch sind sie einfach mit regenerativ erzeugter Elektroenergie zu betreiben. Der Anteil Kältemittel mit hohem Treibhauseffekt wird in der EU in den nächsten Jahren stark abnehmen, es gibt effiziente Kältemittel mit niedrigem GWP. Durch diese beiden Punkte sieht die Emissionsbilanz der Kältetechnik in Zukunft deutlich besser aus.