Wie klimaschädlich sind Kältemittel in Wärmepumpen?

Autor: Bernhard Ridder, 25.5.2022

Zusammenfassung

• Die meisten der bisher üblichen Kältemittel sind sehr umweltschädlich. Nicht im laufenden Betrieb, aber wenn sie austreten – z.B. bei Leckagen oder bei schlechter Entsorgung.
• Die Bestimmungen werden in den nächsten Jahren weiter verschärft werden.
• R32 wird als Übergangskältemittel angesehen und ist derzeit der von den Herstellern als umweltfreundlich und effizient genannter Standard.
• Propan (R290) als Kältemittel ist sehr umweltfreundlich und effizient, aber noch sehr neu am Markt und wenig verbreitet.

Im Detail

Technische Anforderungen

Kältemittel in Wärmepumpen sollten vor allem gute thermodynamische Eigenschaften besitzen. Insbesondere sollten Kältemittel in Wärmepumpen dabei eine hohe volumetrische Kälteleistung besitzen, für den Temperaturbereich der Wärmepumpenanwendung geeignet sein, niedrige Druckverluste aufweisen und chemisch als auch thermisch stabil sein.

Sicherheits- und Umweltaspekte

Darüber hinaus wird aus Sicherheits- und Umweltschutzgründen vom Kältemitteleinsatz in Wärmepumpen verlangt, dass diese nicht giftig, nicht brennbar und ihr Ozonabbaupotenzial bzw. Treibhauspotenzial („Global Warming Potential“) so gering wie möglich ist.

CO₂-Äquivalent = Global Warming Potential  (GWP)

Was ist das?

Der GWP-Wert (global warming potential) beschreibt das relative Treibhauspotenzial in Bezug auf CO₂.  Dieser Wert wird auch als CO₂-Äquivalent bezeichnet.

Dieser Wert beschreibt die Erderwärmungswirkung über einen bestimmten Zeitraum, bei Kältemitteln in der Regel über 100 Jahre. Je höher also der GWP-Wert ist, desto klimaschädlicher ist die entsprechende Substanz.

Welche Beschränkungen gibt es?

Gemäß der aktuellen europaweiten F-Gase-Verordnung Nr. 517/2014 gelten je nach GWP-Wert eines Kältemittels bzw. CO₂-Äquivalent unterschiedliche Regelungen und Verbote. Insbesondere sieht die Verordnung für Kältemittel mit einem GWP-Wert über 2.500 bereits ab dem 1.1.2020 gravierende Beschränkungen und Regelverschärfungen vor. Darüber hinaus gibt es Anforderungen, nach der fluorierte Treibhausgase (F-Gase) bis 2030 schrittweise ersetzt werden müssen.

Rechenbeispiel

Das CO₂-Äquivalent des Kältemittels R32 ist 675. Das bedeutet, dass ein Kilogramm R32 innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 675 Mal so stark zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO₂. Die Freisetzung von 1 kg R32 entspricht also der Freisetzung von 675 kg CO₂.

Ganz Praktisch

Wartung

Bei Klimaanlagen im Auto müssen Kältemittel regelmäßig nachgefüllt werden. Das ist bei Klimaanlagen in Gebäuden oder Wärmepumpen nicht der Fall, da der Kältekreislauf hermetisch abgeschlossen ist. Der Kältemittelkreislauf  bleibt über die gesamte Lebensdauer der Anlage verschlossen. Man muss sich deswegen i.a. keine Gedanken über einen Austritt des Kältemittels machen.

Ab einer bestimmten Menge des GWP im System ist eine regelmäßige Dichtheitsprüfung oder sogar eine automatische Leckage-Erkennung vorgeschrieben. Wärmepumpen in EFH liegen i.a. unter dieser Menge.

Daten einiger aktueller Wärmepumpen

In den Datenblättern der Hersteller finden sich entweder die Angabe des Kühlmittels und der verwendeten Menge oder aber nur die Kältemittelmenge in CO2 -Äquivalent.

• Die Wärmepumpe Panasonic Aquarea mit 9kW Leistung enthält 1,27kg R32 entsprechend 857kg CO₂.
• Die Wärmepumpe Vaillant VWL 105/6A mit 9,2kW Leistung enthält 1,3kg R290 entsprechend 3,9kg CO₂.
• Die Wärmepumpe NIBE S1155 enthält 1 bis 2 kg RA410A entsprechend 2.000-4.000 kg CO₂.
• Die Wärmepumpe Daikin Alttherma enthält 0,7 kg R32 entsprechend 457kg CO₂.
• Zum Vergleich: Eine Ölheizung für einen Wärmebedarf von 20.000kWh/a setzt jeden Winter ca. 6.000 kg CO₂ frei.

Der Traum: Propan – R290

Wünschen würde man sich natürlich eine Wärmepumpe, die ökologisch unkritisch ist und Propan (R290) benutzt. Typischerweise findet man sie in dem Marktsegment, dass sich z.Z. intensiv weiterentwickelt: Luft-Wärmepumpen, die auch hohe Vorlauftemperaturen hinbekommen.

Das Problem: R410A

Aus den Wärmepumpenbeispielen sieht man, dass das Kältemittel RA410A an der kritischen Grenze kratzt, aber trotzdem weit verbreitet ist – insbesondere bei Sole-Wärmepumpen findet man wenig Alternativen.

Auf Grund seines hohen GWPs fällt es unter die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase.  Ein lesbarer Artikel dazu findet sich –>hier. Danach ist es noch nicht verboten, fällt aber so unter die „Phase-Down“-Regeln, dass die Hersteller wahrscheinlich gezwungen werden, es zu ersetzten.

Quellen

Fachforen und Hersteller:

https://www.energie-experten.org/heizung/waermepumpe/technik/kaeltemittel

https://www.daikin.de/de_de/produktfamilien/altherma-hochtemperatur-luft-wasser-waermepumpe.html

https://www.vaillant.de/heizung/heizung-verstehen/kaltemittel

https://cold.world/de/know-how/gwp-von-kaeltemitteln#gsc.tab=0

speziell zu Wärmepumpen mit Propan :

https://heizung.de/waermepumpe/wissen/propan-waermepumpen-umstieg-auf-das-natuerliche-kaeltemittel-r290/

https://www.energie-experten.org/news/co2-frei-heizen-propan-waermepumpen-im-experten-check

Umweltbundesamt und EU:

https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/fluorierte-treibhausgase-fckw/rechtliche-regelungen/eu-verordnung-ueber-fluorierte-treibhausgase#VO5172014

https://ec.europa.eu/clima/system/files/2022-04/factsheet_on_f-gases_and_ods_en_0.pdf

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014R0517&rid=1

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/10597/dokumente/treibhauspotentiale_gwp_ausgewaehlter_verbindungen_und_deren_gemische.pdf

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