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Kältemittel – von natürlich über synthetisch zu umweltfreundlich zurück zu natürlich
Die ursprünglich verwendeten Kältemittel Ammoniak (NH3), Schwefeldioxid (SO2) und Methylchlorid (CH3Cl) brachten aufgrund ihrer Gefährlichkeit Nachteile mit sich. Deshalb wurden bereits zu Beginn der 1930er Jahre unbrennbare und ungiftige synthetische Kältemittel entwickelt: R-11 und R-12. Fluorierte, chlorierte und allenfalls bromierte Kohlenwasserstoffe sind unbrennbar, geruchlos, schmiermittelverträglich, nur in grosser Konzentration toxisch wirkend und relativ kostengünstig produzierbar. Zudem weisen sie vorteilhafte thermodynamische Stoffwerte auf. Diese Entwicklung war ein grosser Schritt vorwärts – zumindest so lange bis die durch Fluorchlorkohlenstoffe verursachten Umweltschäden bekannt wurden.
Nach der Entdeckung des Ozonlochs über der Antarktis wurde 1987 mit dem «Montreal Protokoll» der Ausstieg aus den FCK-Kältemitteln vereinbart. Unglücklicherweise sind diese FKW sehr schwer abbaubare Substanzen und haben eine hohe Treibhauswirkung. Deswegen werden neuerdings Lösungen mit natürlichen Kältemitteln wie Propan, Isobutan, Ammoniak, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen gesucht.
Jedes dieser Kältemittel bringt jedoch weitere Herausforderungen mit sich: Ammoniak weist zwar beispielsweise hervorragende thermodynamische Stoffwerte auf – ist aber toxisch und entzündbar. Kohlendioxid eignet sich insbesondere für die Warmwasserbereitung - erfordert jedoch einen überkritischen Prozess. Propan ist ein ausgezeichnetes Kältemittel, mit dem sich effiziente Wärmepumpenprozesse betreiben lassen – es ist jedoch leicht entzündlich.
Zum Vergleich der Umwelteinwirkung der unterschiedlichen Kältemittel auf den globalen Treibhauseffekt wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Relevanter noch als der GWP-Wert* ist die Summe aus dem direkten und indirekten globalen Erwärmungspotenzial durch die Treibhausgasemissionen (TEWI: Total Equivalent Warming Impact). Der TEWI-Wert hängt deshalb stark von der Effizienz des Wärmepumpenprozesses sowie der Art der Primärenergie ab. Eine hohe Energieeffizienz vermag deshalb einen höheren GWP-Wert des Kältemittels bis zu einem gewissen Grad zu kompensieren. Die Energieeffizienz der Anlage nimmt diesbezüglich deshalb eine Schlüsselrolle ein.
*Der GWP-Wert (Global Warming Potential) vergleicht die Wirkung eines Kältemittels auf den globalen Treibhauseffekt mit jener von Kohlendioxid.
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