Zurück in die Zukunft der Kälteerzeugung

23 May 2023

Natural refrigerants to protect ozone layer

Angesichts schmelzender Polkappen und Gletscher, steigender Meeresspiegel und der Bedrohung ganzer Küstengebiete durch die Erderwärmung versprechen natürliche Kältemittel minimale Umweltauswirkungen in industriellen Anwendungen. Und da Europa eine fast vollständige Abkehr von den traditionell verwendeten Gasen ankündigt, bieten Ammoniak, Kohlenwasserstoff und Kohlendioxid energieeffiziente, kostensparende Alternativen zu ihren synthetischen Gegenstücken.

Die Bewältigung des Klimawandels ist eine enorme Herausforderung. Synthetische Kältemittel wie Fluorkohlenwasserstoffgase (F-Gase) – darunter Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) – schädigen die Ozonschicht und haben ein hohes Treibhauspotenzial (GWP). Um den Ausstoß von Treibhausgasen (THG) zu reduzieren, müssen synthetische Kältemittel ersetzt werden, insbesondere in Unternehmen der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmabranche mit einem hohen Energiebedarf. 

GEA ist führend bei technologischen Lösungen, die alternative natürliche Kältemittel nutzen und dazu beitragen, Umweltziele zu erreichen und F-Gase auslaufen zu lassen. Bemerkenswert ist, dass das Europäische Parlament kürzlich für weitere Änderungen der F-Gas-Verordnung gestimmt hat, die ein vollständiges Verbot von fluorierten Gasen in Kälte- und Klimaanlagen sowie Wärmepumpen innerhalb der nächsten fünf Jahre vorsehen.

Unter der Leitung des Committee on the Environment, Public Health and Safety (ENVI) sind diese ehrgeizigen Ziele zur Eliminierung von F-Gasen ein weiteres Zeichen für Europas Bestreben, bis 2050 klimaneutral zu werden. Die Industrie muss natürliche Kältemittel einsetzen, um diese Vorschriften zu erfüllen, zumal auch Kältemittel der nächsten Generation wie HFOs, die in Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) zerfallen, verboten werden sollen.1

Eines der unmittelbar bevorstehenden Verbote gilt für stationäre Kühl- und Gefriergeräte für den gewerblichen Gebrauch (in sich geschlossene Geräte) – es soll bereits am 1. Januar 2024 in Kraft treten –, wobei weitere Geräteklassen in den darauffolgenden Januaren bis 2028 folgen. GEA unterstützt Unternehmen bei der Umstellung auf natürliche Kältemittel, so dass sie ihre Treibhausgasemissionen (Kyoto-Protokoll) senken, die Ozonschicht (Montreal-Protokoll) schützen und die Frist bis zum 1. Januar 2028 einhalten können, indem sie die Verwendung von F-Gasen einstellen. Ein EU-Sprecher kommentierte dies wie folgt: „Für die stationäre Kühlung ist die Verwendung fluorierter Treibhausgase nicht mehr erforderlich, da eine Fülle natürlicher Kältemittelalternativen zur Verfügung steht."2

Kältemittel mit geringer Füllmenge bieten kostengünstige Kühlleistung

Für die oben genannten Anwendungen ist Ammoniak das natürliche Kältemittel der Wahl; es ersetzt heute bereits auslaufende Kältemittel. Die meisten Kühlsysteme, die synthetische Kältemittel verwenden, können an natürliche, umweltfreundliche Kältemittel angepasst werden, die keine Auswirkungen auf die Erderwärmung oder den Abbau der Ozonschicht haben.

„Es ist zweifellos vorteilhafter, in Systeme auf Basis natürlicher Kältemittel zu investieren, die jahrzehntelang halten – und den EU-Vorschriften entsprechen –, als sich auf kurzlebige synthetische Alternativen zu verlassen." David Blankley, Director Management for Advanced Refrigeration, GEA Heating & Refrigeration Technologies.

David Blankley, Director Management for Advanced Refrigeration, GEA Heating & Refrigeration Technologies.

Bewährte Kälte- und Wärmetechnologie kann auf innovative Lösungen mit Ammoniak zugeschnitten werden, die robust genug für alle Arten von Anwendungen sind, sei es für die Kühlung in einer Brauerei oder für den Pasteurisierungsprozess in einer Molkerei. Ammoniak ist die kostengünstigste, effizienteste Option für alle Arten von Industrieanlagen und wird bereits in vielen Bereichen der industriellen Kältetechnik als Kältemittel eingesetzt.

Warum ist Ammoniak das natürliche Kältemittel der ersten Wahl?

Ammoniak könnte man als ein „Zurück in die Zukunft“-Gas bezeichnen. Ammoniak ist nichts Neues, es wird schon sehr lange verwendet; und dabei ist es gleichzeitig eine überaus moderne Lösung. Ammoniak mit geringer Füllmenge ist der zeitgemäße Begriff für die Niederdrucktechnologie mit sehr niedrigen Gesamtbetriebskosten. Diese wurde konzipiert, um den Anforderungen des 21. Jahrhunderts gerecht zu werden.  

Ammoniak ist völlig kohlenstoffneutral und damit die perfekte – und nachhaltige – Alternative zu anderen Kältemitteln. Außerdem ist es thermodynamisch bis zu 40 Prozent effizienter, was es insbesondere für Wärmepumpenanwendungen geeignet macht (eine weitere nachhaltige Technologie, die GEA erforscht). Darüber hinaus trägt Ammoniak zur Senkung der Kohlendioxidemissionen in einer Vielzahl von Prozessen bei und bietet ebenso leistungsstarke wie energieeffiziente Kühl- und Heizlösungen.


KältemittelOPDGWP
Ammoniak (R717, NH3)00
Kohlendioxid (R744, CO2)01
Kohlenwasserstoffe, z. B. Propan (R290) oder Isobutan (R600a)03
Zum Vergleich: R134a01430

Traditionelle Ammoniak-Installationen gelten in Regionen wie Europa, dem Fernen Osten und den USA als naheliegende Wahl: Immer mehr Lebensmittelhersteller, Vertriebszentren und Einzelhändler mit Kühlsystemen schließen sich diesem Trend an. Jüngste Zahlen für Ammoniak-Installationen mit geringer Füllmenge im Jahr 2021 zeigen jährliche Wachstumsraten von 11 Prozent, 13 Prozent bzw. 24 Prozent in Europa, den USA und Japan (Quelle: ATMO Report).

Sicherheit ist ein Schlüsselfaktor für GEA

GEA arbeitet seit mehr als einhundert Jahren mit Systemen auf Ammoniakbasis. Und auch wenn bei einigen Anwendern eventuell Bedenken bezüglich der Verwendung dieser alternativen Kältemittel bestehen, so können sie sicher sein, dass ein erfahrenes Unternehmen wie GEA alle erforderlichen Sicherheits- und Belüftungseinrichtungen und unter Einhaltung der örtlichen Vorschriften fachmännisch installiert. Außerdem sorgen bestens qualifizierte, speziell geschulte Serviceteams dafür, dass die Anlagen nach den höchsten Standards gewartet werden.

Wie sich die positive Anteilszunahme bei Ammoniak erklärt

Patrick Ackens, Senior Vice-President (Sales) bei GEA, erklärt, warum Ammoniak die beste Lösung für die industrielle Kälteerzeugung ist und warum Unternehmen Ammoniak als effektiven, natürlichen Ersatz für synthetische Kältemittel in Betracht ziehen sollten. „Ammoniak kommt in der Natur vor und ist eines der billigsten verfügbaren Kältemittel. Es ist weder synthetisch noch ein Prozessnebenprodukt und ist außerdem ozon- und klimafreundlich mit einem GWP-Wert von Null. Als zukunftssicheres natürliches Kältemittel hat Ammoniak auch eine lange Lebensdauer und ist daher eine gute Investition im Vergleich zu anderen Kältemitteln, die vielleicht gerade mal 10 Jahre halten. Wenn Sie in Ammoniak investieren, ist IhreAnlage für die nächsten 30 bis 40 Jahre oder sogar länger sicher.”

Ammoniak: die beste Lösung zur Erfüllung von Umweltauflagen

Sei es zu Lande oder auf dem Meer, in Fabriken oder Fernwärmesystemen: Heiz- und Kühlsysteme auf Ammoniakbasis können quasi überall eingesetzt werden. So hat GEA beispielsweise mehrere Projekte mit natürlichen Kältemitteln zum Einfrieren, Konservieren und Lagern von Meeresfrüchten an Bord von Fischereifahrzeugen umgesetzt. In Sektoren wie der Lebensmittel-, Schifffahrts- und Pharmaindustrie liefert GEA energieeffiziente Systeme, die bis zu einem zweistelligen Prozentsatz leistungsfähiger sind als andere synthetische Kältemittel, was sich auch in einer deutlich niedrigeren Stromrechnung niederschlägt – einem der größten Kostenfaktoren für jedes Betriebssystem. 

Darüber hinaus eröffnet die Vielseitigkeit von Ammoniak in einem breiten Temperaturbereich neue Möglichkeiten jenseits seiner traditionellen Märkte. Es ist leistungsfähiger als andere Kältemittel, da es die gleiche Kühlleistung bei geringerem Stromverbrauch und niedrigeren Systemkosten bietet.

In Anbetracht der ehrgeizigen neuen Ziele der EU haben Unternehmen nichts zu verlieren und alles zu gewinnen, wenn sie fortschrittliche natürliche Kältetechnologien einführen. Ammoniak ist nicht nur kostengünstig und sicher, sondern auch die beste Wahl, um Betriebskosten und Emissionen weiter zu senken. Letztlich kann GEA kann jedem Unternehmen dabei helfen, seine Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, als Teil seines Leitbilds „Engineering for a better world“.

Ammoniak

Was ist Ammoniak?

Ammoniak (NH3) wurde im 18. Jahrhundert isoliert, ist aber schon seit der griechischen Antike bekannt und wird seit langem mit seinem unverwechselbaren stechenden Geruch in Verbindung gebracht. Dieses natürlich vorkommende Gas ist farblos, giftig und entsteht im Allgemeinen bei der anaeroben Zersetzung von pflanzlichen und tierischen Stoffen. Es ist jedoch auch im Weltraum nachgewiesen worden. Seine chemische Zusammensetzung als anorganische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff wurde 1785 bestimmt, und 1807 wurde Ammoniak von Humphry Davy aus seinen Elementen künstlich hergestellt. Ammoniak wurde erstmals in den 1850er Jahren in Frankreich als Kühlmittel verwendet und in den 1860er Jahren in den USA zur Herstellung von Kunsteis eingesetzt. Die ersten Patente für Ammoniak-Kältemaschinen wurden in den 1870er Jahren angemeldet.

GEA Lösungen für natürliche Kältemittel

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