Als Folge gesetzgeberischer Vorgaben verzeichnen die natürlichen Kältemittel Kohlendioxid und Ammoniak ein deutliches Wachstum.
Geringes Ozonabbaupotenzial
Kohlendioxid hat ein Ozonabbaupotenzial (ODP) von 0 und ein Treibhauspotenzial (GWP) von 1. Im Vergleich zu fluorierten Kohlenwasserstoffen (FKW), die ein GWP von 4,1 bis 4,8 haben, liegen die ökologischen Vorteile von Kohlendioxid auf der Hand. Hinzu kommt, dass Kältesysteme auf Basis von Kohlendioxid kleiner als solche mit FKW sind und in unterschiedlichen Konfigurationen konzipiert werden können, beispielsweise als System mit Direktverdampfung oder mit Sekundärkreislauf.
Des Weiteren amortisieren sich die Anlagen aufgrund der ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften von Kohlendioxid vergleichsweise schnell, in der Regel innerhalb von drei Jahren. Im Vergleich zu den FKW weist Kohlendioxid eine geringere Toxizität auf und ist nicht entflammbar.
Nachteil: FKW-Systeme lassen sich aufgrund höherer Drücke bei Stillstand und im Betrieb nicht auf Kohlendioxid umrüsten.
Höhere Betriebsdrücke
Systeme, die Kohlendioxid als Kältemittel nutzen, stellen besondere Anforderungen an die zum Einsatz kommenden Schmierstoffe. Entscheidend sind hier die hohen Betriebsdrücke sowie die Löslichkeit, die in unterkritischen Kaskadensystemen ebenso wie in transkritischen Anwendungen auftreten. Hohe Betriebsdrücke und Temperaturen belasten die Lager und andere bewegliche Bauteile stark. Diesem Umstand muss der Schmierstoff Rechnung tragen. Gleiches gilt für das Lösevermögen. Letzteres ist bei Kohlendioxid höher als bei FKW, sodass nur synthetische, speziell für kältetechnische Anwendungen konzipierte Schmierstoffe zum Einsatz kommen sollten.
Sehr gute Wärmeübertragung
Ammoniak zählt zu den umweltfreundlichsten Kältemitteln, denn sein GWP und OPD betragen 0. Zudem verfügt es über exzellente thermodynamische Wärmeübertragungseigenschaften, die eine Nutzung von Anlagen mit kleineren Wärmetransferflächen ermöglichen. In den meisten Ländern ist Ammoniak zudem günstiger als FKW.
Hinsichtlich der Schmierstoffe reduziert der geringe Dampfdruck von Ammoniak den Ölverbrauch und die erforderlichen Nachfüllmengen. Sein niedriges Lösevermögen hilft, Viskositätsänderungen vorzubeugen und damit einen breiten Betriebstemperaturbereich abzudecken.
Im Vergleich zu Kohlendioxid arbeiten Kältesysteme mit Ammoniak mit einem geringeren Druck. Dennoch ist eine präventive, druckabhängige Wartung zwingend notwendig, weil Ammoniak giftig und brennbar ist. Außerdem ist es nicht mischbar mit den meisten Ölen, was die Schmiermitteleffizienz vermindern kann. Das Kältemittel Ammoniak ermöglicht hohe Betriebstemperaturen, die die Schmiermitteleffizienz von Mineralölen verringern können – ein Problem, das bei synthetischen Ölen nicht auftritt.
Zwei Neue im Produktportfolio
Exxon Mobil hat zwei Schmierstoffe entwickelt, die für den Einsatz in Kältesystemen prädestiniert sind und mit Kohlendioxid und Ammoniak betrieben werden: Mobil SHC Gargoyle 80 POE und Mobil Gargoyle Arctic 68 NH.
Mobil SHC Gargoyle 80 POE wurde speziell für die Schmierung von Kältekompressoren entwickelt, in denen Kohlendioxid verdichtet wird. Es handelt sich hierbei um einen mineralischen Schmierstoff, der sich durch einen ausgezeichneten Verschleißschutz sowie eine hohe chemische und thermische Stabilität auszeichnet. Seine spezielle Formulierung gewährleistet exzellente Fließeigenschaften bei niedrigen Temperaturen und eine gleichbleibende Viskosität während des Betriebs.
Feldtests erfolgreich bestanden
Der Hochleistungsschmierstoff auf Basis von Polyesteröl hat einen niedrigen Traktionskoeffizienten, was die Reibungsverluste deutlich reduziert. Aufgrund der genannten Eigenschaften leistet er einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung von Kohlendioxidkältesystemen. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu mineralischen Ölen.
In umfangreichen Feldtests zeigte sich, dass Mobil SHC Gargoyle 80 POE sensible Komponenten zuverlässig schützt, die Wartungsintervalle verlängert, die Öl- und Kolbentemperaturen sowie den Energieverbrauch der Kältesysteme verringert.
Optimierte Ölwechselintervalle
Mobil Gargoyle Arctic 68 NH wurde speziell für industrielle Schrauben- und Kolbenkältekompressoren entwickelt, die mit Ammoniak kühlen. Seine Formulierung unterstützt die Effizienz der Systeme und gewährleistet einen verbesserten Öldurchfluss innerhalb eines weiten Temperaturbereichs. In der Eisfabrik eines Kunden konnten durch den Einsatz des Öls in Verbindung mit der Mobil-Serv-Schmierstoffanalyse der Ölverbrauch reduziert und die Ölwechselintervalle optimiert werden.
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Autor: Alessandro Di Maio
Technischer Berater für Industrieprodukte, EAME,
ExxonMobil
