Laut des Umweltbundesamts (UBA) liegt der Anteil der Kältebereitstellung am Elektroenergiebedarf in Deutschland bei ca. 14% und schlägt mit 5% der direkten und indirekten Treibhausgasemissionen zu Buche. Diese Zahlen zeigen die Klimarelevanz der Kältetechnik und sind verantwortlich für die Ausgangsfrage einer Studie des UBA: Wie kann nachhaltige Kälteversorgung in Deutschland aussehen?

Aufbau der Studie

Die Publikation des UBA befasst sich mit einer klimafreundlichen Kältebereitstellung bei der Gebäudeklimatisierung und Industriekälte. Dazu werden im ersten Schritt der Kältebedarf in den einzelnen Anwendungsbranchen sowie eine Charakterisierung der eingesetzten Kühltechniken vorgenommen. Durch Betriebssimulationen für verschiedene Systeme der Gebäudeklimatisierung und Industriekälte sollen Energiebedarf, Treibhausemissionen und Kosten ermittelt werden. Es folgt eine Analyse des Marktpotenzials klimafreundlicher Kühltechniken sowie Empfehlungen zur Steigerung des Potenzials.

Industrie und Gebäudeklimatisierung

Die Studie thematisiert zwei unterschiedliche Anwendungsbereiche der Kältebereitstellung in Deutschland: Industrie und Gebäudeklimatisierung. Industriekälte umfasst nach der Definition des UBA Prozesskühlung, Lagerung von Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten, die Klimatisierung von Großrechnern für den industriellen Bereich sowie Schaltschrankklimatisierung. Unter die Gebäudeklimatisierung fallen die Klimatisierung von Bürogebäuden, Serverräumen, Rechenzentren und die Klimatisierung von Reinräumen und Produktionsstätten.

Kühltechniken

Zur Klimatisierung gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher technischer Anlagenkonzepte. RLT (Raumlufttechnik-) und Klimaanlagen werden nach ihren thermodynamischen Funktionen unterteilt. Die DIN V 18599-7, welche das Regelwerk für die Umsetzung der ENEV 2009 bereitstellt, nimmt eine Unterteilung in Klimaanlagen, Teilklimaanlagen und Lüftungsanlagen vor. Diese werden nach Anlagen mit zentraler und dezentraler Außenluftaufbereitung unterschieden und ihnen die Funktionen Kühlen, Entfeuchten, Befeuchten und Wärmerückgewinnung zugeordnet. Eine weitere Unterteilung findet in die Bereiche Nur-Luft-Anlagen, Luft-Wasser-Anlagen und Luft-Kältemittel-Anlagen statt. Zur Beurteilung der Klimafreundlichkeit der Systeme gibt es mehrere Ansatzpunkte, welche sich auf unterschiedliche Systemdetails beziehen. Systemdetails mit einem hohen Einfluss auf die Klimafreundlichkeit von RLT-Anlagen sind beispielsweise das Kältemittel, die Kältemittelfüllmenge und die Wärmeüberträgeroberfläche.

Studienergebnisse

Ziel der Studie des UBA war die Bewertung der unterschiedlichen Kälteerzeugungstechniken nach ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten, wobei die Auswirkungen auf das Klima im Vordergrund standen. Als Ergebnis konnte herausgestellt werden, dass im Bereich der Industriekälte die Senkung des Energieverbrauches eine übergeordnete Rolle spielt, da die Anlagen meist ganzjährig in Betrieb sind. Bei der Gebäudeklimatisierung sollte besonders auf die Vermeidung klimaschädlicher teilfluorierter Kohlenwasserstoffe (HFKW) als Kältemittel geachtet werden. Ist eine Vermeidung nicht möglich, so sollte die Entweichung des Kältemittels in die Umwelt so weit wie möglich unterbunden werden. Anhand von Simulationsrechnungen konnten die Autoren außerdem zeigen, dass Kältemaschinen mit halogenfreien, natürlichen Kältemitteln deutlich klimafreundlicher abschneiden. Dies wird damit begründet, dass sie zum einen energieeffizienter sind und zum anderen keine oder vernachlässigbare klimarelevante direkte Emissionen (Kältemittelemissionen) aufweisen. Neben dem Anlagenvergleich wurde im Rahmen der Studie auch der Anteil des Kältebedarfs in den Bereichen Gebäudeklimatisierung und Industriekälte ermittelt, der sich anstelle von Kompressionskältesystemen auch mittels wärmegetriebener Kältesysteme decken lässt. Wird Solar- oder Abwärme genutzt, sind Absorptionskälteanlagen herausragend energieeffizient und weisen die geringsten Treibhausgasemissionen aller in der Studie untersuchten Anlagen auf.