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.

Die Vorteile des Kältemittels CO₂ (R-744):

Das natürliche Kältemittel CO₂ schont die Umwelt und ist äußerst anwendungssicher – und es hat noch einige andere Vorteile:

• Zukunftssicher: natürliche Substanz und dadurch keine Verwendungsverbote oder Einschränkungen
• Sehr gute Verfügbarkeit
• Geringe Betreiberkosten im Vergleich zu anderen natürlichen Kältemitteln
• Ungiftig, unbrennbar, thermisch stabil
• Sicherheitsgruppe A1 (geringe Sicherheitsanforderungen)
• Klimaneutral und umweltfreundlich
• Kein zusätzlicher Beitrag zum Treibhauseffekt (GWP=1)
• Kein Beitrag zur Zerstörung der Ozonschicht (ODP=0)
   

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