Kältemittel bei Wärmepumpen
Zur Erreichung der Klimaziele im Gebäudesektor gelten Wärmepumpen als Schlüsseltechnologie, da sie rund 75 Prozent der Energie fürs Heizen oder das Warmwasser aus der Umwelt beziehen. Die Schwachstelle bei zahlreichen Wärmepumpen im Bestand liegt eindeutig bei den Kältemitteln, die teilweise ein sehr hohes Treibhauspotenzial haben. Neben weiteren Branchen befindet sich auch die Wärmepumpen-Branche in einem Umbruch, der zusätzlich durch die REACH- und F-Gase-Verordnung der EU vorangetrieben wird. Welche Kältemittel bei Wärmepumpen aktuell eingesetzt werden und wie die EU konventionelle Kältemittel in Zukunft reglementieren oder teilweise verbieten will, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Inhalt:
Warum Kältemittel in Wärmepumpen?
Unterschiedliche Kältemittel bei Wärmepumpen im Einsatz
Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) von Kältemitteln
Fazit: Kältemittel mit niedrigem GWP-Wert sind die Zukunft
Warum Kältemittel in Wärmepumpen?
Eine Wärmepumpe arbeitet im Prinzip wie ein Kühlschrank. Nur umgekehrt: Zunächst wird das Kältemittel in einem Verdampfer auf niedriger Temperatur zum Verdampfen gebracht. Dadurch kann es Wärme aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erdreich) aufnehmen. Danach wird das gasförmige Kältemittel durch einen Kompressor auf höhere Temperaturen gebracht, wieder verflüssigt und die aufgenommene Wärme an das Heizsystem abgegeben.
Unterschiedliche Kältemittel bei Wärmepumpen im Einsatz
Die Wahl des Kühlmittels ist nicht nur für die Effizienz einer Heizungsanlage wichtig, sondern hat auch auf die Umwelt unterschiedliche Auswirkungen.
Grundsätzlich wird zwischen künstlich hergestellten (synthetischen) und natürlichen Kältemitteln unterschieden. Neben Wasser und Luft zählen Ammoniak, Propan, Kohlenstoffdioxid und Kohlenwasserstoffe zu den natürlichen Kältemitteln.
Die häufigsten Kältemittel bei Wärmepumpen im Bestand sind derzeit aber noch synthetische Kältemittel, die Fluor enthalten und als F-Gase bekannt sind.
Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) von Kältemitteln
Je niedriger der GWP-Wert eines Kältemittels ist, desto klimafreundlicher ist es. Als Referenzwert dient hier CO2 mit einem GWP-Wert von 1. Liegt der GWP beispielsweise bei 2.000, wirkt sich das Kältemittel 2.000 Mal schädlicher auf die Ozonschicht aus als CO2.
Seit 2020 darf der GWP-Wert eines Kältemittels maximal 2.500 betragen. Das Befüllen von Bestandsanlagen mit Kältemitteln, die einen höheren GWP-Wert aufweisen, ist verboten. Dies betrifft etwa die Kältemittelmischung R404A mit einem GWP über 3.900. Ab 2025 wird die gesetzliche Höchstgrenze verschärft, wobei ein GWP von 750 nicht überschritten werden darf.
Teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) als Kältemittel bei Wärmepumpen
Die meisten Wärmepumpen werden derzeit mit Kältemitteln aus der HFKW-Gruppe betrieben. Diese teilfluorierten Kohlenwasserstoffe gehören zu den F-Gasen und sind aufgrund ihres hohen Treibhauspotenzials klimagefährdend. Deshalb wurde bereits im Jahr 2016 von der internationalen Staatengemeinschaft beschlossen, den Einsatz von HFKW-Kältemitteln schrittweise zu reduzieren.
Häufig werden in Wärmepumpen Kältemittelmischungen eingesetzt. Dabei ist R410A mit einem GWP von 2.088 die am öftesten zum Einsatz gelangende Kältemittelmischung bei Wärmepumpen.
Die F-Gase-Verordnung der EU
Durch die letzte Änderung der EU-Verordnung Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase, ergeben sich künftig neue Regelungen. Viele der synthetischen Kältemittel sollen bis zum Jahr 2030 um 70 Prozent gegenüber 1990 verringert beziehungsweise einige davon komplett verboten werden. In Zahlen bedeutet das, dass die Emissionen fluorierter Treibhausgase von 70 Millionen Tonnen CO2-Abscheidung bis zum Jahr 2030 auf 35 Millionen Tonnen CO2-Abscheidung reduziert werden sollen.
Die PFAS (REACH-Verordnung)
Neben der F-Gase-Verordnung könnte auch das PFAS-Verbots-/Beschränkungsverfahren im Rahmen der EU-Chemikalien-Verordnung REACH den Einsatz fluorhaltiger Kältemittel künftig stark einschränken oder sogar gänzlich verbieten.
PFAS ist eine Gruppe von Industriechemikalien, die etwa 4.700 verschiedene Substanzen umfasst. Diese kommen in der Natur nicht vor und zählen deshalb zu den persistenten Chemikalien: Gelangen sie einmal in die Umwelt, werden sie vermutlich nicht mehr abgebaut. Als sogenanntes „Jahrhundertgift“ steht die PFAS-Gruppe im Verdacht, sowohl für die Natur als auch für die menschliche Gesundheit negative Auswirkungen zu haben.
Fazit: Kältemittel mit niedrigem GWP-Wert sind die Zukunft
Da der Einsatz fluorhaltiger Kältemittel bei Wärmepumpen künftig erschwert beziehungsweise verboten wird, müssen sich Hersteller von Wärmepumpen nach Kältemittelalternativen mit einem möglichst niedrigen GWP-Wert umsehen, wie dem Kältemittel R32 beispielsweise. Als Fluorkohlenwasserstoff ist R32 schon seit längerer Zeit zur Hälfte im Kältemittelgemisch R410A enthalten. Ein Vorteil von R32 gegenüber R410A liegt nicht nur in der besseren Umweltverträglichkeit, sondern auch in der höheren Anlageneffizienz.
Da R32 einen GWP von 675 hat und ab 2025 in den Kälte- und Heiz-Anlagen nur noch Kältemittel mit einem GWP bis 750 eingesetzt werden dürfen, stellt R32 eine zukunftssichere und klimafreundlichere Alternative als Kältemittel bei Wärmepumpen dar.
Gewinner sind derzeit Wärmepumpen, die mit dem natürlichen Kältemittel Propan R290 betrieben werden. Sie gelten nicht nur als sicher, sondern auch als besonders klimafreundlich, da Propan einen GWP-Wert von nur 3 aufweist.
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