Treibhauseffekt und TEWI-Kennwert

Wie bereits erläutert (Kältemittelentwicklung und Gesetzeslage), wurde eine Berechnungsmethode entwickelt, mit der die Auswirkungen auf den Treibhauseffekt beim Betrieb von Kälteanlagen individuell beurteilt werden können (TEWI = Total Equivalent Warming Impact).

Alle halogenierten Kältemittel, einschließlich der chlorfreien HFKW, zählen zur Kategorie der Treibhausgase. Eine Emission dieser Stoffe trägt zum Treibhauseffekt bei. Im Vergleich zu CO₂ – dem in der Atmosphäre (neben Wasserdampf) überwiegenden Treibhausgas – sind die Auswirkungen allerdings beträchtlich höher. So ist z.B. die Emission von 1 kg R134a (Zeithorizont 100 Jahre) etwa gleichzusetzen mit 1430 kg CO₂ (GWP = 1430).
Schon aus diesem Sachverhalt wird ersichtlich, dass eine Verminderung von Kältemittelverlusten zu den wesentlichen Aufgaben der Zukunft gehören muss.

Dem gegenüber ist der höchste Anteil am Treibhauseffekt einer Kälteanlage die indirekte CO₂-Emission durch Energieerzeugung. Bedingt durch den hohen Anteil fossiler Brennstoffe in Kraftwerken liegt die freigesetzte CO₂-Masse – im europäischen Durchschnitt – bei etwa 0,365 kg pro kWh (Durchschnitt EU 2019, Quelle: www.carbonfootprint.com) elektrischer Energie. Über die gesamte Lebensdauer einer Anlage resultiert daraus ein erheblicher Treibhauseffekt.

Wegen des hohen Anteils an der Gesamtbilanz besteht deshalb neben der Forderung nach Alternativ-Kältemitteln mit günstiger (thermodynamischer) Energiebilanz auch ein verstärkter Zwang zum Einsatz hocheffizienter Verdichter und Zusatzaggregate sowie optimierter Anlagenkomponenten und Systemsteuerung.

Beim Vergleich verschiedener Verdichterbauarten kann der Unterschied der indirekten CO₂-Emission (durch Energiebedarf) durchaus höher sein als die gesamten Auswirkungen durch Kältemittelverluste.

Eine übliche Formel zur Berechnung des TEWI-Kennwertes (Berechnungsmethode für TEWI-Kennwerte) zeigt, wie die jeweiligen Einflussbereiche entsprechend unterteilt sind.

Ergänzend dazu zeigt die folgende Abbildung (Vergleich von TEWI-Kennwerten (Beispiel)) anhand eines Beispiels (Normalkühlung mit R134a) die Verhältnisse von TEWI-Kennwerten bei unterschiedlichen Kältemittelfüllmengen (Leckverlusten) und Energiebedarfswerten.

In diesem Beispiel wird vereinfachend von einer pauschalen Leckrate als Prozentsatz der Kältemittelfüllung ausgegangen. Bekanntlich streuen die effektiven Werte in der Praxis sehr stark, wobei das potenzielle Risiko bei individuell gebauten und weit verzweigten Systemen besonders hoch ist.

Zur Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen werden weltweit große Anstrengungen unternommen und auch teilweise schon gesetzliche Verordnungen eingeleitet. Für den Bereich der EU gilt seit Juli 2007 eine gesetzliche "Verordnung über bestimmte fluorierte Treibhausgase", die auch für Kälte- und Klimaanlagen strenge Anforderungen festschreibt. Die revidierte Verordnung Nr. 517/ 2014 trat unterdessen in Kraft und ist seit Januar 2015 in Anwendung.