Nach Angaben des Umweltbundesamtes (UBA) liegt der Anteil der Kühlleistung am Strombedarf bei etwa 14% und führt zu 5% der direkten und indirekten Treibhausgasemissionen. Diese Zahlen zeigen die Bedeutung der Kühltechnik für das Klima. Aus diesen Zahlen leitet sich auch die Ausgangsfrage einer UBA-Studie ab: Wie kann eine nachhaltige Kälteversorgung in Deutschland aussehen?
Struktur der Studie
Die UBA-Publikation befasst sich mit der klimafreundlichen Kälteversorgung für die Gebäudeklimatisierung und Industriekälte. Der erste Schritt ist die Beobachtung des Kältebedarfs der verschiedenen Anwendungsbereiche und die Charakterisierung der eingesetzten Kühltechnologien. Energiebedarf, Treibhausgasemissionen und Kosten werden durch Betriebssimulationen für verschiedene Gebäudeklimaanlagen und industrielle Kühlsysteme ermittelt. Daran schließt sich eine Analyse des Marktpotenzials klimafreundlicher Kühltechnologien und Empfehlungen zur Steigerung dieses Potenzials an.
Industrielle Kältetechnik und Gebäudeklimatisierung
Die Studie umfasst zwei Diskussionsthemen für zwei verschiedene Anwendungsbereiche der Kälteversorgung in Deutschland: Industriekälte und Gebäudeklimatisierung. Industrielle Kältetechnik umfasst nach der Definition des UBA die Prozesskühlung, die Lagerung von Vor-, Zwischen- und Endprodukten, die zentrale Computerklimatisierung für den industriellen Bereich sowie die Schrankklimatisierung. Die Klimatisierung von Bürogebäuden, Serverräumen, Rechenzentren sowie die Klimatisierung von Reinräumen und Produktionsstätten fallen in die Kategorie der Gebäudeklimatisierung.
Kühlungstechnologien
Es gibt verschiedene Konzepte von technischen Systemen zur Klimakontrolle. Lüftungstechnik und Klimatisierung sind in ihren thermodynamischen Funktionen getrennt. Die DIN V 18599-7, die die Regeln zur Umsetzung der ENEV 2009 festlegt, unterteilt sie in Klima-, Teilklima- und Lüftungsanlagen. Diese zeichnen sich durch zentrale und dezentrale Außenluftsysteme aus, denen die Funktionen Kühlen, Entfeuchten und Wärmerückgewinnung zugeordnet sind. Eine weitere Klassifizierung erfolgt in den Bereichen Nur-Luft-Systeme, Luft-Wasser-Systeme und Luftkühlsysteme. Es gibt mehrere Ansätze zur Bewertung der Klimaverträglichkeit von Systemen, die sich auf unterschiedliche Systemdetails beziehen. Systemdetails mit hohem Einfluss auf die Klimafreundlichkeit von Klimaanlagen sind unter anderem das Kältemittel, die benötigte Kältemittelmenge und die Wärmetauscherfläche.
Ergebnisse der Studie
Ziel der UBA-Studie war es, die verschiedenen Kältetechnologien unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten zu bewerten, um festzustellen, ob die Auswirkungen auf das Klima von überragender Bedeutung sind. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass im Bereich der industriellen Kältetechnik der reduzierte Energieverbrauch eine vorherrschende Rolle spielte, da das System im Allgemeinen ganzjährig in Betrieb ist. Im Bereich der Gebäudeklimatisierung sollte der Verwendung von teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) als Kältemittel besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Wenn dies nicht vermieden werden kann, sollte das Austreten des Kältemittels in die Umwelt so weit wie möglich vermieden werden. Anhand von Simulationsrechnungen konnten die Autoren zeigen, dass Kühlaggregate mit nicht-halogenierten natürlichen Kältemitteln wesentlich klimafreundlicher sind. Sie sind in der Tat energieeffizienter und weisen keine klimarelevanten direkten Emissionen (Kältemittelemissionen) oder vermeidbaren Emissionen auf. Neben dem Systemvergleich wurde in der Studie auch der Anteil des Kältebedarfs in den Bereichen Gebäudeklimatisierung und Industriekühlung ermittelt, der durch Wärmekühlsysteme anstelle von Kompressionskühlsystemen gedeckt werden kann. Im Falle von Solar- oder Abwärme ist die Absorptionskältemaschine sehr energieeffizient und weist von allen in der Studie untersuchten Systemen die niedrigsten Treibhausgasemissionen auf.