This conference paper gives a detailed overview of the international online-event ‚Green Cooling Summit‘ which took place from 25. to 27. May 2021. The central issue was the HFC phase down according to the Kigali Amendment to the Montreal Protocol and how it can be implemented with natural refrigerants. Talks adressing this issue were given by representatives of parties to the Montreal protocol as well as by industry and research representatives. In addition to the description of talk and discussion contents, key messages are highlighted in the text and summarized in a compact manner ahead of the description. Recordings of the talks are linked in the respective texts, so they can be followed entirely in retrospect. Further conference material is available under the given link. Veröffentlicht in Dokumentationen | 06/2022.
In order to reduce greenhouse gas emissions, cooling technologies based on natural refrigerants with negligible or insignificant effect on the environment and climate have experienced a renaissance in recent years. A variety of highly efficient applications has been developed and has now reached a technical level that makes their use economically viable. Nevertheless, natural refrigerants require careful handling. This guidance document provides a legislative overview for natural refrigerants, technical guidelines, as well as selected practical recommendations. It focusses on safety concerns originating from flammability, toxicity or high working pressures. Veröffentlicht in Broschüren.
In order to reduce greenhouse gas emissions, cooling technologies based on natural refrigerants with negligible or insignificant effect on the environment and climate have experienced a renaissance in recent years. A variety of highly efficient applications has been developed and has now reached a technical level that makes their use economically viable. Because natural refrigerants require careful handling, particular attention has to be paid to adequate qualification of servicing personnel. This guidance document presents recommendations for the implementation of relevant EU legislation, which have been derived from experiences made in the training and certification system in Germany. Veröffentlicht in Broschüren.
Messner: „Wir sind dem Hitzeinseleffekt in den Städten nicht schutzlos ausgeliefert“ Aufgrund des Klimawandels werden auch in Deutschland immer mehr heiße Sommertage gezählt. Die Tropennächte nehmen zu, also Nächte, in denen die Temperatur nicht unter 20 °C sinkt. Dies belastet insbesondere vulnerable Gruppen in stark verdichteten Innenstädten. Das Phänomen deutlich höherer Temperaturen in Städten gegenüber dem Umland wird als „Urbaner Hitzeinseleffekt“ bezeichnet. Eine aktuelle Studie des Umweltbundesamtes (UBA) hat nun systematisch untersucht, wie sich in Innenstadtquartieren und in den Gebäuden dort kühlere Temperaturen erreichen lassen. UBA-Präsident Dirk Messner: „Wir sind dem Hitzeinseleffekt nicht schutzlos ausgeliefert. Mit deutlich mehr Grün, vor allem neuen Bäumen und mehr Verschattung durch außenliegenden Sonnenschutz sowie Dach- und Fassadenbegrünung lässt sich der Aufenthalt im Freien und die Temperaturen in den Wohnungen wesentlich angenehmer gestalten. Neben neuen Bäumen müssen wir vor allem den alten Baumbestand in den Städten schützen - und ihn bei anhaltender Trockenheit regelmäßig bewässern.“ Im Rahmen der Studie „Nachhaltige Gebäudeklimatisierung in Europa – Konzepte zur Vermeidung von Hitzeinseln und für ein behagliches Raumklima“ wurden fünf Quartiere mittels Mikroklimasimulationen auf ihre Verbesserungspotentiale hin untersucht. Neben drei Quartieren in Deutschland (Hamburg, Köln und Frankfurt am Main) wurde jeweils eines in Madrid und Tunis untersucht. Die thermische Behaglichkeit im Außenraum wurde mittels der Physiologisch Äquivalenten Temperatur (PET) beurteilt. Hierbei zeigten sich besonders positive Effekte durch Bäume mit großen Kronen und Verschattungselemente wie Markisen und Schirme, die im Sommer eine Minderung der PET um 10 Kelvin und mehr bewirkten. Auch Dachbegrünungen, das Versprühen von Wasser und helle Anstriche der Gebäude verbesserte das Mikroklima im Quartier. Insgesamt konnten die Bestandsquartiere durch die untersuchten Maßnahmen wesentlich widerstandsfähiger gegenüber sommerlicher Hitze gestaltet werden. Das wirkte sich auch positiv auf die Temperaturen in den Häusern und Wohnungen aus. Neben der Klimaresilienz wurde auch der Energiebedarf der Quartiere untersucht. Mittels verbesserter Dämmung, Verschattung der Fenster, und kontrollierte Belüftung lässt sich auch Energie für Kühlung einsparen. Allerdings konnte nur in der Simulation für Tunis tatsächlich Klimaneutralität erreicht werden. In den europäischen Quartieren war dagegen eine Energiezufuhr von außen weiterhin notwendig. Grund ist, dass der Haushaltsstrombedarf in Europa deutlich größer und die Solarstromgewinnung dagegen schwieriger ist, weil das Verhältnis von Geschoss- zur Dachfläche ungünstiger ist als in Tunis. Obwohl etwa durch Verschattung im Außenraum und an den Gebäuden der Klimatisierungsbedarf deutlich gesenkt werden konnte, kann in den subtropischen Quartieren ohne Komforteinbußen nicht auf maschinelle Klimatisierung verzichtet werden. Auch in gemäßigten Breiten ergeben sich insbesondere in exponierten Lagen (Dachgeschosswohnungen) trotz Wärmeschutzmaßnahmen nicht selten Temperaturen von über 27 °C. Lediglich im Quartier in Hamburg war für durchgängig behagliche Temperaturen keine Klimaanlage nötig. Wird der Einsatz von Klimaanlagen erwogen, empfehlen sich aus Klimaschutzgründen Flächenkühlsysteme, die Kälteerzeuger mit natürlichen Kältemitteln verwenden. Das Phänomen deutlich höherer Temperaturen in Städten gegenüber dem Umland wird als „Urbaner Hitzeinseleffekt“ bezeichnet. Dieser tritt ganzjährig auf und ist in Sommernächten besonders stark. Grund sind großflächige Bodenversiegelungen sowie fehlende Begrünung in Städten, was eine deutlich herabgesetzte Kühlung durch Verdunstung nach sich zieht. Auch die sich aufheizende Bebauung insbesondere mit dunklen Flächen wie etwa Asphalt, die herabgesetzte Luftzirkulation und anthropogene Wärmequellen (Motorabwärme) tragen zur Hitzeinselbildung in Städten bei.
Geld vom Staat für den schnellen Ausstieg Das Umweltbundesamt rät dazu, das Kältemittel R 22 schnell durch klimafreundliche Alternativen zu ersetzen. Der teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoff (HFCKW) kommt immer noch in Fleischereien, Großküchen, in der Raumklimatisierung oder in Supermärkten als Kältemittel zum Einsatz. Obwohl das Mittel die Ozonschicht schädigt, wenn es entweicht, kühlt noch jeder fünfte Supermarkt in Deutschland mit R 22. Die Europäische Union hat die Produktion von R 22 ab dem 1. Januar 2010 verboten, aber eine Übergangsfrist bis 2015 vorgesehen, in der Nutzerinnen und Nutzer recyceltes R 22 weiter einsetzen dürfen. Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, rät aber schon jetzt dazu, von R 22 Abstand zu nehmen: „Nutzerinnen und Nutzer sollten ihre Kühlanlagen schnell auf klimafreundliche Kältemittel wie Kohlendioxid umstellen. Dafür gibt es sogar Fördermittel aus dem Klimaschutzprogramm der Bundesregierung.” Der Umstieg lohnt sich auch aus anderem Grund: Wegen des Produktionsverbots erwartet das UBA noch weit vor dem Jahr 2015 Engpässe beim Nachfüllen alter Anlagen mit R 22. Jährlich werden rund 1.000 Tonnen HFCKW benötigt, um durch Lecks entwichene Kältemittel in Kälteanlagen aufzufüllen. Experten des Umweltbundesamtes gehen davon aus, dass nach dem Produktionsverbot am 1. Januar 2010 nur noch rund 10 bis 15 Prozent des dazu benötigten R 22 auf dem Markt verfügbar sein werden. Wer eine alte Anlage nicht schnell genug umrüstet, hat so das Nachsehen. Beim schnellen Ausstieg aus R 22 sollte folgendes beachtet werden: Da Kälteanlagen 10 oder mehr Jahre halten, ist die Umrüstung alter R22-Anlagen auf ein neues Kältemittel meist nicht die optimale Lösung. Besser ist der Neubau einer modernen und optimierten Anlage. Diese ist in der Regel energieeffizienter und so auf Dauer wirtschaftlicher. Als Ersatz für R 22 sollten möglichst natürliche, halogenfreie Kältemittel wie Kohlenstoffdioxid (R 744) verwendet werden. Bei gewerblichen Anlagen fördert das Klimaschutz -Impulsprogramm des Bundesumweltministeriums den Umstieg mit bis zu 25 Prozent der Nettoinvestitionskosten. Werden zusätzliche Maßnahmen zum Klimaschutz wie z.B. die Nutzung von Abwärme durchgeführt, können diese noch einmal mit bis zu 35 % der Nettoinvestitionskosten gefördert werden. Geld für Neuanlagen gibt es aber nur, wenn innovative, energiesparende Techniken eingesetzt und natürliche Kältemittel benutzt werden.
Ammoniak, Wasser und Kohlenwasserstoffe stehen als klimafreundliche Alternativen bereit Das Umweltbundesamt (UBA) schlägt in einem neuen Papier vor, teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) in der EU noch strenger zu regulieren und so das Klima zu schützen. HFKW werden als Kältemittel in Klima- und Kälteanlagen eingesetzt und können bei deren Befüllung, Betrieb und Entsorgung entweichen. HFKW wirken sehr stark auf das Klima, im Fall des HFKW-Kältemittels R23 14.800 Mal stärker als Kohlendioxid (CO2). Ein schneller Ersatz von HFKW durch natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Wasser oder Kohlenwasserstoffe würde laut UBA bis 2030 EU-weit mehr als 100 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente einsparen. Gelegenheit dies zu regeln, bietet sich laut UBA-Präsident Messer bei der jetzt anstehendenden Überarbeitung der F-Gas-Verordnung der EU: „Wird unser Vorschlag umgesetzt, unterstützt das auch die Bemühungen der Weltgemeinschaft auf globaler Ebene, die HFKW-Emissionen weiter zu reduzieren. Eine anspruchsvolle Regulierung in der EU wird uns hier auch zahlreiche Exportchancen eröffnen“. Geregelt werden HFKW wie auch andere F-Gase bereits heute in der Verordnung (EU) Nr. 517/2014 (F-Gas-Verordnung). Sie verbietet bestimmte F-Gas-Anwendungen und gibt einen stufenweisen Verringerungspfad für HFKW vor. Bis 2030 senkt die derzeit gültige Verordnung die jährlich zulässige Menge an HFKW auf dem europäischen Markt auf 21 Prozent der Referenzmenge, den Durchschnitt der Jahre 2009 bis 2012. Damit hatte die EU bereits 2014 einen ambitionierten Ausstiegsplan vorgelegt und war Wegbereiter globaler Maßnahmen in diesem Sektor. Im Hinblick auf die zunehmende Dringlichkeit von Klimaschutzmaßnahmen schlägt das UBA nun als Steigerung des Ambitionsniveaus vor, das Minderungsziel auf zehn Prozent der Referenzmenge bis zum Jahr 2030 abzusenken, flankiert durch weitere Verbote. So könnten zusätzlich gut 100 Millionen Tonnen CO 2 -Äquivalente im Vergleich zum bereits bestehenden Verringerungsplan eingespart werden. Ab dem Jahr 2030 würde durch diese Maßnahme der HFKW-Verbrauch um weitere 20 Mio. t CO 2 -Äquivalente pro Jahr sinken. Natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Wasser, CO 2 und Kohlenwasserstoffe mit keiner oder geringer Klimawirkung können als HFKW-Ersatzstoffe eingesetzt werden. Geräte und Anlagen mit diesen Kältemitteln haben sich in der Praxis bewährt und zeichnen sich durch vergleichbare oder bessere Energieeffizienz gegenüber den HFKW-Geräten und -Anlagen aus. Mit dem Beschluss von Kigali zum Montrealer Protokoll zum Schutz der Ozonschicht sind HFKW auch weltweit seit 2019 in den Industrieländern einem Phase-down unterworfen, Entwicklungs- und Schwellenländer folgen in zwei Gruppen in den Jahren 2024 und 2028 mit dem „Einfrieren“ des HFKW-Verbrauchs. Da der Übergang von Stoffen, die die Ozonschicht schädigen, hin zu HFKW in vielen Ländern noch nicht oder nur zum Teil vollzogen ist, kann hier der Umstieg direkt auf natürliche Kältemittel erfolgen – eine Strategie, die als „leapfrogging“ bezeichnet wird. Hierzu gibt es bereits gute Beispiele wie etwa das eines Klimageräte-Herstellers in Indien. Dieser setzt anstatt eines HFKW das natürliche Kältemittel Propan für den vorher verwendeten Ozonschicht zerstörenden Stoff R22 in seinen Monosplit-Klimageräten ein. Die Geräte zählen zu den energieeffizientesten auf dem indischen Markt. Bei vollständiger Einhaltung des Beschlusses von Kigali gehen die Emissionen der HFKW weltweit um über 60 Milliarden Tonnen CO 2 -Äquivalente bis zum Jahr 2050 zurück. Bis zum Ende des Jahrhunderts wird durch den Beschluss ein weltweiter Temperaturanstieg um 0,4 Grad Celsius verhindert.
Kühlen und Klimatisieren gehören heute zum alltäglichen Leben. Keiner möchte auf gekühlte Lebensmittel oder klimatisierte Büros verzichten. Ohne Kältemittel geht das vielfach nicht. Allerdings können bei geeigneten Randbedingungen auch Verfahren ohne Kältemittel zum Abführen von Wärme eingesetzt werden, wie das Kühlen mit einem Kühlturm, mit Grundwasser, mit freier Kühlung oder durch Abwärmenutzung. Alle Verfahren zum Abführen von Wärme sollten energieeffizient und umweltschonend sein. Werden Kältemittel verwendet, so ist die Wahl des Kältemittels von erheblicher Bedeutung für die Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. Neben den natürlichen Kältemitteln wie Kohlenwasserstoffen, Ammoniak (NH 3 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) gibt es noch immer klimaschädliche Kältemittel. Letztere werden in über 95% aller bestehenden Kälteanlagen verwendet. Veröffentlicht in Broschüren.
Energieverbrauch muss weiter sinken – Kühlung künftig ohne Halogene Rechenzentren, die das Umweltzeichen „Blauer Engel“ tragen wollen, müssen künftig deutlich weniger Energie verbrauchen und klimafreundlich gekühlt werden. Grund ist eine überarbeitete Vergabegrundlage, die die Jury Umweltzeichen auf ihrer jüngsten Sitzung verabschiedet hat. „Rechenzentren sind echte Energiefresser – sie verbrauchen in Europa rund 33 Prozent des Stroms der gesamten Informations- und Kommunikationstechnik. Rechenzentren mit dem neuen ‚Blauen Engel‘ garantieren einen möglichst geringen Einsatz von Hardware und Energie. Sie lassen sich so besonders kostengünstig, ressourcenschonend und klimafreundlich betreiben“, sagte Maria Krautzberger, Präsidentin des Umweltbundesamtes (UBA). Das UBA geht davon aus, dass sich Investitionskosten beispielsweise für neue Messtechnik oder eine Kaltgangeinhausung des Rechenzentrums nach durchschnittlich zwei Jahren amortisieren. Wer E-Mails verschickt, Informationen im Internet sucht, Fotos in der Cloud speichert oder mit dem Smartphone zum Ferienort navigiert, nutzt irgendwo in der Welt Rechenzentren. So erzeugen wir alle weltweit immer mehr Daten, die übertragen und gespeichert werden. Die Menge der weltweit gespeicherten Daten ist in den vergangenen zwanzig Jahren um rund das Tausendfache gestiegen und wächst immer schneller. Umso wichtiger wird es, diese Datenmengen umweltfreundlich zu verarbeiten. Im vergangenen Jahr hat das Umweltbundesamt daher die Kriterien des „Blauen Engels für Rechenzentren“ gemeinsam mit Experten und Expertinnen überarbeitet. Das Grundkonzept wurde beibehalten, neue Anforderungen kamen hinzu: So dürfen etwa neu beschaffte, intelligente Power Distribution Units (PDUs), über die auch Messwerte abgerufen werden können, nur eine Verlustleistung von maximal 0,5 Watt pro vorhandenem Stromausgang aufweisen. Verändert wurden auch die Werte für die Energy Usage Effectiveness (EUE), die ein Maß für die Energieeffizienz der Rechenzentrums-Infrastruktur sind: Neue Rechenzentren, die ab dem Jahr 2013 erst zwölf Monate oder weniger in Betrieb sind, müssen einen EUE von 1,4 erreichen. Bei älteren Rechenzentren gilt ein EUE-Wert von 1,6 (bis fünf Jahre) oder 1,8 (älter als fünf Jahre). Neben dem geringen Energieverbrauch ist eine klimafreundliche Kühlung des Rechenzentrums wichtig. Sie erfolgt bislang zumeist mit klimaschädlichen, teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) als Kältemittel. Die EU hat zwar mit der Verordnung Nr. 517/2014 (F-Gase-Verordnung) eine nur stufenweise Verknappung der Verwendungsmengen von HFKW beschlossen, diese startet aber erst 2017. Der „Blaue Engel“ fordert aber bereits jetzt, dass Kälteanlagen, die nach dem 1. Januar 2013 in Betrieb gingen, nur noch halogenfrei kühlen. Das heißt, dass künftig beim „Blauen Engel“ nur noch Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln wie Kohlendioxid eingesetzt werden dürfen; zulässig sind natürlich auch Kühlsysteme, die ganz ohne Kältemittel auskommen, etwa Wärmetauscher. Kleine Rechenzentren mit einem Kältebedarf von maximal 50 Kilowattstunde (KWh) sind von den Bestimmungen ausgenommen. Rechenzentren können sich ab sofort nach der neuen Vergabegrundlage zertifizieren lassen. Bis spätestens 1. Januar 2016 müssen die neuen Vergabekriterien von allen Rechenzentren eingehalten werden, die berechtigt sind das Umweltzeichen „Blauer Engel – Energiebewusster Rechenzentrumbetrieb“ | RAL-UZ 161 zu tragen.
Today mobile air-conditioning systems in passenger cars contain a refrigerant paying a major contribution to increasing the greenhouse effect. For the time being, about 30% of the worldwide emissions of hydrofluorocarbons arise from mobile air-conditioning systems in passenger cars [ UNEP 2009]. That is why in Europe this refrigerant – according to Directive 2006/40/EC – has to be substituted by a substance less harmful to the climate beginning in 2011. Veröffentlicht in Hintergrundpapier.
Unterstützung für Planer und Betreiber von Kälteanlagen Viele fluorierte Kältemittel sind sehr klimaschädlich und tragen zum Treibhauseffekt bei. Doch es gibt Alternativen durch sogenannte natürliche Kältemittel, die genauso gut kühlen und das Klima dabei schützen. Ob Metzgerei, Restaurant oder Supermarkt, Hotelier oder Facility Management – wer Klima- und Kälteanlagen oder Wärmepumpen betreibt oder plant, kann sich nun auf dem Online-Portal www.kaeltemittel-info.de über Anwendungen, Fördermittel und rechtliche Fragen informieren. Neben dem Plus fürs Klima sprechen auch die Kosten für den Umstieg auf klimafreundliche Kältemittel: Die EU-F-Gas-Verordnung verknappt klimaschädliche Kältemittel, sie werden dadurch schon jetzt deutlich teurer oder in Zukunft gar nicht mehr verfügbar sein. Das Onlineportal „ Klimafreundliche Kälte “ richtet sich an Anwender und Planer von Kälteanlagen. Es liefert leicht verständliche Erklärungen zu umweltfreundlichen Alternativen einschließlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und Grenzen, Informationen zu Schulungs-, Fort- und Weiterbildungsangeboten, sowie Förderprogrammen. Beispiele aus der Praxis zeigen, wie bei Modernisierung und Neubau von Kälte-, Klima - und Wärmepumpenanlagen Energie gespart werden kann und das Klima geschützt wird. In der Experten-Datenbank finden Betreiber kompetente Kälteanlagenplaner und -bauer in ihrer Region. Neben den Online-Informationen hilft auch ein persönlicher Ansprechpartner per Telefon bei Fragen weiter. F-Gase sind fluorierte Gase, die in erheblichem Maß zur Erwärmung der Atmosphäre beitragen. Sie werden in vielen Klima- und Kälteanlagen als Kältemittel verwendet und sind teilweise um ein Vielfaches schädlicher für das Klima als CO2 . Mit der EU-F-Gas-Verordnung soll der Ausstoß dieser Treibhausgase bis zum Jahr 2030 um nahezu 80 Prozent verringert werden. Um das Ziel zu erreichen, wird die Verfügbarkeit von Kältemitteln mit einem hohen Treibhauspotenzial schrittweise reduziert oder ihre Verwendung ganz verboten. Dadurch sind bereits jetzt viele teilfluorierte Kältemittel (HFKW) deutlich teurer geworden. Klimafreundlichere und zugleich energieeffiziente Alternativen sind für viele Anwendungen bereits vorhanden. Der Umstieg auf fluorfreie Alternativen wird darüber hinaus durch das BMU im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative ( NKI ) finanziell unterstützt. Dabei werden nur Anlagen gefördert, die Dank hocheffizienter Komponenten und Systeme weniger Energie verbrauchen – entsprechend sind auch die CO2-Emissionen aus der Elektroenergieerzeugung geringer.
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