CO2-Kältemittel: Schont die Umwelt und spart Energie
Bislang wurden für Wärmepumpen eher umweltschädliche Kältemittel verwendet, auch HFC-Kältemittel (engl.: Hydrofluorocarbons) genannt. Aktuell gibt es bei Kältemitteln aber große Veränderungen: Umweltschädliche HFC-Kältemittel werden durch HFO-Kältemittel (engl.: Hydrofluorolefine) und zunehmend auch durch natürliche Kältemittel ersetzt. Auf lange Sicht ist der Trend zu natürlichen Kältemitteln absehbar, getrieben durch die F-Gase-Verordnung, die aktuell zur Begrenzung der Mengen von HFC-Kältemitteln führt.
Besonders unbedenklich im Gebrauch: CO2 als Kältemittel
Eines dieser natürlichen Kältemittel ist Kohlenstoffdioxid, also CO2 - die Kältemittel-Bezeichnung lautet R-744. Klassifiziert ist CO2 in der Sicherheitsgruppe A1, da es weder giftig noch brennbar ist. Zudem ist CO2 sehr gut verfügbar und somit kostengünstig zu beschaffen. Mit einem GWP von 1 und einem ODP-Wert von 0 hat das natürliche Kältemittel CO2 (R-744) keine schädlichen Auswirkungen auf die Erdatmosphäre.
Nachteile des Kältemittels CO2 (R-744):
Das natürliche Kältemittel CO2 ist nicht für jede Anwendung geeignet. Bei Erzeugung von Niedertemperaturwärme sind andere Kältemittel zu bevorzugen, da sie bei diesen Betriebsbedingungen aufgrund ihrer thermodynamischen Eigenschaften effizienter sind.
Warum ist CO2 als Kältemittel unschädlich, obwohl es als Abgas von Verbrennungsmotoren ein großes Problem darstellt?
- CO2-Kältemittel arbeitet in einem Kreisprozess und wird nicht freigesetzt bzw. emittiert wie bei einem Verbrennungsvorgang. Es kann lediglich in Folge einer Leckage entweichen. Leckagen bei einem Kältemittel mit einem GWP-Wert 1 sind für die Unwelt unkritisch.
- Kein umweltschädlicher Beitrag zur CO2-Gesamtbilanz: Es ist ausschließlich CO2 beteiligt, das schon zuvor vorhanden war. Es erfolgt keine Freisetzung von neu gebildetem CO2.
- CO2-Kältemittel wird in Anlagen der Chemieindustrie als Nebenprodukt gewonnen.
Welche technischen Herausforderungen bestehen bei Anlagen mit CO2 als Kältemittel?
- Es besteht ein höherer Regelungsaufwand bei überkritischem Betrieb.
- Für höchste Effizienz muss das Temperaturregime innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen, z.B. Erwärmung von 40 °C auf 90 °C
- Die erhöhte Drucklage von 120 bar erfordert entsprechende Festigkeit, ist aber technisch gut beherrschbar. Etwa im Fahrzeugbau sind weit höhere Drücke bis 2.000 bar bei der Common-Rail-Einspritzung üblich
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