6 Gründe für die Wahl von CO2 (R744)

CO2 (R744) wird als natürliches Kältemittel zunehmend in Kälteanlagen eingesetzt. Die Umstellung des Marktes von Kältemitteln mit hohem Treibhauspotenzial auf umweltfreundliche Lösungen geht Hand in Hand mit technologischen Entwicklungen wie CO2-transkritischen Inverteranlagen. Angesichts des wachsenden Interesses an der Technologie der natürlichen Kältemittel benötigen die Mitglieder des Kältemarktes Sensibilisierungsmaßnahmen, Schulungen und fundiertes Wissen.

Im folgenden Material haben wir die wichtigsten Gründe zusammengestellt, warum Sie das Kältemittel R744 in Betracht ziehen sollten.

Grund 1: Einschränkungen der F-Gas-Verordnung

Earth temperature icon, EU flags and building

Mit der aktuellen europäischen Verordnung Nr. 517/2014 (F-Gas-Verordnung) soll die Verwendung von schädlichen HFKW bis 2030 um 79 % reduziert werden [1]. Das Gesetz sieht einen schrittweisen Ausstieg aus der Verwendung von HFKW-Kältemitteln vor, wobei umweltfreundlichere Lösungen angestrebt werden.

Ab Januar 2020 gilt ein Verbot für „Stationäre Kühlgeräte, die HFKW mit einem GWP-Wert von 2500 oder mehr enthalten oder deren Funktion von HFKW abhängt, ausgenommen Geräte, die für die Kühlung von Produkten auf Temperaturen unter -50 °C bestimmt sind“ [2], d. h., dass beispielsweise R404A (GWP = 3922) oder R507A (GWP = 3985) in solchen Geräten nicht verwendet werden dürfen.

Anfang 2022 wurden weitere Verbote eingeführt – verboten sind nun „Kühl- und Gefriergeräte für den gewerblichen Gebrauch (hermetisch verschlossene Geräte), die HFKW mit GWP von 150 oder mehr enthalten“ [2].

Zusätzliche und aktuelle Beschränkungen gelten für „zentrale Mehrfach-Kältesysteme für den gewerblichen Gebrauch mit einer Nennleistung von 40 kW oder mehr, die fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von 150 oder mehr enthalten oder deren Betrieb von fluorierten Treibhausgasen abhängt, außer im primären Kältemittelkreislauf von Kaskadensystemen, in denen fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von weniger als 1500 verwendet werden dürfen“ [2].

Weitere Informationen zu den aktuellen und abgelaufenen Verboten finden Sie auf der offiziellen Website der F-Gas-Gesetzgebung.

Darüber hinaus hat die Europäische Kommission am 5. April 2022 einen Legislativvorschlag zur Aktualisierung der geltenden F-Gas-Verordnung vorgelegt. Die Änderung sieht einen beschleunigten Zeitplan für den Abbau von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen und eine deutliche Verringerung der Verwendung von HFKW-Kältemitteln in den kommenden Jahren vor.

Derzeit (August 2023) verhandeln die Europäische Kommission, die Mitgesetzgeber im Europäischen Parlament und der Ministerrat über den Vorschlag [3].

Jede Seite hat bereits ihre erste Position zu diesem Thema dargelegt [4], und der Vorschlag des Europäischen Parlaments ist der restriktivste (lesen Sie darüber). Es ist klar, dass bei Annahme des Vorschlags die Verwendung von HFKW und deren Gemischen vollständig eingestellt wird und für die meisten Anwendungen nur noch natürliche Kältemittel wie CO2 (R744) verwendet werden können.

Nach der vorläufigen Einigung des Rates und des Europäischen Parlaments wird der Verbrauch von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) bis 2050 vollständig eingestellt, und die Produktion von HFKW wird, gemessen an den von der Kommission zugeteilten Produktionsrechten, ab 2036 auf ein Minimum (15 %) reduziert [mehr hier].

Neue Beschränkungen wurden auch für die stationäre Kühlung eingeführt, insbesondere: „Kühlanlagen, ausgenommen Kältemaschinen und Anlagen gemäß den Nummern 12 und 14, die fluorierte Treibhausgase mit einem GWP-Wert von 150 oder mehr enthalten oder deren Funktion von fluorierten Treibhausgasen abhängt, es sei denn, dies ist zur Erfüllung von Sicherheitsanforderungen erforderlich [Quelle]“. Das Verbot wird am 1. Januar 2030 in Kraft treten.

Alle Informationen sind in der Originaldatei des Abkommens enthalten.

Grund 2: Vorteile von CO2 gegenüber HFKW

Green trees

Mehrere R744-Mythen bedürfen der Klärung. Trotz vieler Behauptungen, dass der einzige ernstzunehmende Grund für den Umstieg auf CO2 gesetzliche Beschränkungen für nachhaltige Lösungen sind, zeichnet sich diese natürliche Substanz durch mehrere einzigartige thermodynamische und funktionelle Eigenschaften aus, die eine energieeffiziente Kühlung ermöglichen und den Nutzern und Endverbrauchern erhebliche Vorteile bieten:

80% niedrigerer Kältemittelpreis

Refrigerant bootle icon

50% kleinere Rohrleitungs- durchmesser

Diameter size icon

10x höhere Volumenkapazität (kJ/m3)

Cooling capacity icon

3x höherer Wärmeübergangskoeffizient

Heat transfer coefficient icon

Tausendfach niedrigeres GWP

Earth temperature icon

CO2 als langfristiges Kältemittel

Calendar icon

R744 ist ein sicheres Kältemittel

Non-flammable icon

R744 ist homogen

Homogeneous substance icon

Diese Eigenschaften des Kältemittels CO2 tragen nicht nur zu seiner Benutzerfreundlichkeit, Verfügbarkeit und langfristigen Verwendung bei, sondern können dank seiner Effizienz zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer höheren Qualität des Endprodukts führen.

Grund 3: Hohes Potenzial zur Wärmerückgewinnung

HVAC engineer

Die Austrittstemperatur von R744 erreicht schnell über 100oC. Es bietet ein hervorragendes Potenzial für die Wärmerückgewinnung in Einzelhandelsanlagen, die für die Zentralheizung oder die Warmwasserbereitung genutzt werden kann.

Das Wärmerückgewinnungssystem kann als optionale Funktion des primären Kühlbetriebs die Gesamtenergiekosten senken. Außerdem erhöht es die Effizienz eines Systems bei hohen Umgebungstemperaturen. Heutzutage ist es in den europäischen Supermärkten Standard geworden. Es sollte nach Möglichkeit überall eingesetzt werden.

Die Wärmerückgewinnungsoption in den iCOOLTM CO2 transkritischen Invertergeräten ist ein komplexes, reglergesteuertes und in das Gerät integriertes System mit Sicherheitsfunktionen und einem optimal dimensionierten Plattenwärmetauscher.

Beispiel für den Wärmerückgewinnungskreislauf für iCOOLTM 15 CO2.

Grund 4: Kosteneinsparungen

Electric contact plugs

Die mit CO2-transkritischen Invertereinheiten betriebenen Kälteanlagen bieten ein großes Einsparungspotenzial. Dank der energieeffizienten Invertertechnologie, der fortschrittlichen Regelungsautomatik und der hohen Effizienz der transkritischen Einheit können die jährlichen Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu einer herkömmlichen HFKW-Kälteanlage um etwa 20 % gesenkt werden [9, 10]. Mit der Option der Wärmerückgewinnung könnten sie sogar noch niedriger sein.

Bei einigen Anlagen wurde bestätigt, dass durch die Umstellung des Systems von R507A und R404A auf CO2 der Energieverbrauch um 30 % im Vergleich zu den letzten fünf Jahren mit dem alten System gesenkt werden konnte [11].

Der tatsächliche Energieverbrauch in kWh/Jahr wird vor allem durch die Möglichkeit der Modulation der Flüssigkühlleistung in einem weiten Bereich, die optimierte Temperaturregelung (Fallstudie – hier klicken), die geringere Anzahl von Abtauzyklen und den Wegfall der Kosten für die vom Heizsystem verbrauchten herkömmlichen Brennstoffe (bei Verwendung der Wärmerückgewinnung) reduziert.

Die Gesamtinvestitionskosten eines CO2-Kältesystems mögen zwar höher sein, aber bei richtiger Konfiguration des Systems auf der Grundlage von transkritischen Invertereinheiten kann dank der höheren Effizienz und der niedrigeren Betriebskosten die Amortisationszeit für diese Mehrkosten gegenüber einem HFKW-System durchaus angemessen sein.

Grund 5: Bewährte CO2-Technologien

HVAC pipelines

Die CO2-Technologie ist zu diesem Zeitpunkt bereits sehr weit fortgeschritten, befindet sich aber noch in der Entwicklung. Der Markt bietet immer mehr transkritische CO2-Anlagen mit fortgeschrittener Automatisierung, auch für Anwendungen mit großem Kapazitätsbedarf (Fallstudie – hier klicken). Auf dem Kältemarkt gibt es verschiedene, für die Arbeit mit CO2 geeignete Komponenten: Verdampfer, Expansionsventile, Rohre, Flüssigkeitssammler und andere Instrumente und Werkzeuge, die besondere Anforderungen an Stärke und Qualität erfüllen.

Für Supermärkte und Einzelhandelsgeschäfte bietet Area Cooling Solutions mehrere hocheffiziente und leistungsstarke transkritische iCOOLTM CO2-Invertereinheiten an, die standardmäßig ab Werk mit Fernüberwachung ausgestattet sind. Durch die Fernüberwachung kann der Betrieb des Geräts auch bei extrem hohen Umgebungstemperaturen überwacht werden, was zu weniger Problemen bei der Wartung und in Notfallsituationen führt.

CO2 condensing unit operating during heat waves

Aufzeichnungen unseres integrierten Fernsteuerungssystems bestätigen die Zuverlässigkeit der iCOOLTM CO2-Geräte, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen. Trotz Überschreitung des garantierten Arbeitsbereiches, der auf bis zu 43oC Grad festgelegt ist, arbeiteten unsere Geräte weiterhin reibungslos und ohne jegliche Alarmmeldungen (Fallstudie – hier klicken).

Grund 6: Wissen, Erfahrung und Unterstützung

Refrigeration engineer with client

Seit 2016 entwickelt Area Cooling Solutions die CO2-Technologie in Kühlanlagen. Transkritische iCOOLTM CO2-Invertereinheiten sind an verschiedenen Standorten weltweit in Betrieb. Unsere Mitarbeiter in der Produktion sind hoch qualifiziert und entwickeln ihre Fähigkeiten ständig weiter.

Als Unterstützung für die Mitglieder des Kältemarktes organisiert das Areacademy-Team spezielle Präsenz- oder Online-Schulungen zur Wechselrichter- und CO2-Technologie (sehen Sie sich das Video an). Am Ende jeder Schulung erhalten alle Teilnehmer ein Zertifikat. Wir geben auch Wissen weiter, indem wir hilfreiche Artikel (Fehlersuche, Verlegung der CO2-Installation), interaktive Materialien (Virtuelle Realität) und Videos (iCOOLTM CO2-Inbetriebnahme) erstellen.

Mit unserem praxisnahen und dynamischen Ansatz ermöglichen unsere Schulungsprogramme ein schnelleres und einfacheres Lernen. Während der Schulung können die Teilnehmer detaillierte Antworten von erfahrenen F&E-Konstrukteuren, Ingenieuren des technischen Supports sowie Automatisierungs- und Elektroingenieuren erwarten.

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