Umweltfreundlich Kälte erzeugen

Schon in den 1990er-Jahren wurde im Sinne des Klimaschutzes das Treib- und Kältemittel FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoff) verboten. Inzwischen wird auch sein Nachfolgestoff, das kaum weniger schädliche H-FCKW, gemäß der EG-Verordnung 2037/2000 allmählich aus dem Verkehr gezogen. Um den immer schärfer werdenden Umweltgesetzen einen Schritt voraus zu sein, empfiehlt es sich natürliche Kältemittel, also Stoffe, die auch in freier Natur vorkommen und die Umwelt nicht schädigen, einzusetzen. Vor allem das Verbot für Handel und Reparaturfüllungen mit H-FCKW ab dem 1. Januar 2010 machen sie für die Industrie zu einer beachtenswerten Alternative. Der Ersatzstoff – chlorfreier FKW – ist zur Verwendung in alten Anlagen zwar heute noch zugelassen, die Genehmigung wankt aber bereits, da FKW nachweislich den Treibhauseffekt fördert. Wer jetzt darauf umstellt, muss voraussichtlich in einigen Jahren erneut umdenken. Während Ammoniak ein Treibhauspotenzial (GWP) von 0 aufweist und CO2 als Referenzgröße bei 1 liegt, erreichen FKW ein Treibhauspotenzial von bis zu 1300. Das ist im Vergleich zu FCKW mit einem GWP-Wert von bis zu 8500 ein zwar geringerer, aber immer noch relevanter Faktor. Das deutsche Umweltministerium schlug bereits vor, FKW in Deutschland für zahlreiche Anwendungen zu verbieten, scheiterte aber an der Europäischen Union. Momentan unterliegen mit FKW befüllte Anlagen bereits einer strengen Überwachung. 2011 soll geprüft werden, ob diese Maßnahme etwas gebracht hat. Spätestens dann ist damit zu rechnen, dass ein FKW-Ausstieg wieder thematisiert wird.

Bei der Südbayerischen Fleischwaren GmbH war man sich dieser Möglichkeit bewusst, als es um die Neueinrichtung der Tiefkühlhäuser ging. Um auch kommende Auflagen zu erfüllen und gleichzeitig die Umwelt zu entlasten, beschlossen die Verantwortlichen im neuen Kühlsystem komplett auf natürliche Kältemittel zu setzen. Schon im Jahr 2004 waren die damals vorhandenen Kühlräume erweitert worden. Zum Einsatz kam eine Verbundanlage mit einer Leistung von rund 550 kW. In dem weit verzweigten Rohrsystem zirkulieren allerdings noch rund 1200 kg des H-FKW-Kältemittels R 404A. Die Anlage muss daher die strengen Bedingungen der F-Gasverordnung EG 842/2006 zur Reduzierung von Emissionen erfüllen. Zwei Jahre später beim weiteren Ausbau seiner Kühlkapazitäten entschied sich das Unternehmen bereits für eine auf H-FKW und Glykol-Sole basierende Anlage mit 600 kW Kühlleistung, mit der die Energieeffizienz erhöht und die Kältemittelmenge um rund 60 % reduziert werden konnte. Ein angeschlossenes Wärmerückgewinnungssystem speist seither zudem rund 1,2 MW Energie in die Heizung ein und senkt dadurch Brennstoffverbrauch und CO2-Ausstoß.

Das Kühlsystem, das beim Umbau der Tiefkühlräume im Traunsteiner Betrieb 2007 installiert wurde, ist dagegen durch die natürliche Kälte noch ein Stück umweltverträglicher. Berechnungen ergaben, dass hier bei einer Raumtemperatur von -20 °C eine Kühlleistung von 100 kW benötigt wurde. Das Kältetechnikunternehmen Einöder entwarf dafür ein Konzept, das auf CO2 und R 723, einem Gemisch aus 40 % Dimethylether und 60 % Ammoniak, basiert. Im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln, die erst Mitte des 20. Jahrhunderts aufkamen, zeichnet sich Ammoniak durch eine überdurchschnittlich hohe Kühlwirkung aus. Von allen bekannten Kältemitteln weist es den geringsten Primärenergieaufwand zur Erzeugung einer bestimmten Kälteleistung auf. In der Tiefkühlanlage der Südbayerischen Fleischwaren konnte damit der Energieverbrauch gegenüber der früheren Lösung mit H-FKW um rund 35 % gesenkt werden. Zudem unterliegt die FKW-freie Anlage nicht den Auflagen der F-Gasverordnung der Europäischen Union für fluorierte Treibhausgase. Das neue Kühlsystem ist als zweistufige Kaskadenanlage konzipiert, in der R 723 und CO2 getrennt voneinander zirkulieren. Da das Ammoniakgemisch im Lebensmittelbereich nicht direkt eingesetzt werden darf, fungiert das CO2 als Überträger zu den Verdampfern in den Kühlkammern. Durch seine hohe volumetrische Kälteleistung konnten die dabei verwendeten Rohrleitungen um die Hälfte kleiner gestaltet werden als bei einer vergleichbaren H-FKW-Anlage, was sowohl den Materialaufwand als auch die Nutzraumbelastung verringerte. Die entstehende Kondensationswärme wird über einen Wärmetauscher auf die Niederdruckseite der R 723-Stufe geleitet und von dort an einen Glykolkreislauf oder ins Heizsystem abgeführt.

Der Umstieg von FCKW auf weniger umweltschädliche H-FCKW und FKW galt vielen Nutzern von Kühlanlagen bislang als einfachste und günstigste Umweltschutzvariante, da sich die Stoffe ähneln und keine großen Veränderungen am System nötig machen. Der Wechsel zu natürlichen Kältemitteln erfordert dagegen eine ganz andere Funktionsweise. Die Komponenten für den Bau einer entsprechenden Anlage kosten in der Regel mehr als die einer herkömmlichen Kühlanlage. Grund dafür sind die höheren Sicherheitsvorkehrungen für Kälteanlagen, die mit R 723 betrieben werden. In der Anschaffung und im Anlagenbetrieb sind die natürlichen Mittel andererseits wesentlich günstiger – für die Südbayerische Fleischwaren ein wichtiges Argument, ist doch der Energieverbrauch der Kühlanlagen wegen der steigenden Energiepreise inzwischen zu einem entscheidenden Faktor geworden. Durch die Umstellung auf sparsame, natürliche Kältemittel lässt sich einer Kostenexplosion in diesem Bereich entgegenwirken. Die Umbauarbeiten in Traunstein werden sich so voraussichtlich innerhalb von 2,5 Jahren amortisiert haben. In Anbetracht dieser Vorteile wird jetzt auch die Anlage des Werks in Obertraubling auf umweltfreundliche Kältetechnik umgerüstet.

dei 401

Kältetechnik

Natürliche Kältemittel