Mit modernen Veränderungen im regulatorischen Umfeld und strengen Maßnahmen zur Verringerung der globalen Erwärmung und des Ozonabbaus haben Kältegerätehersteller darauf hingearbeitet, Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP) und Ozonabbaupotenzial (ODP) zu verwenden. Zu diesen „grünen“ Kältemitteln zählen vor allem Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlendioxid (CO2), die weltweit einen starken Einsatz erfahren. Um zu verstehen, warum diese Kältemittel derzeit beliebt sind und insbesondere warum Kohlenwasserstoffe in der modernen Welt gegenüber CO2 zum Kältemittel der Wahl geworden sind, muss man sich sowohl die Geschichte ihrer Verwendung als auch ihre heutige Verwendung ansehen.

Geschichte von CO2 und HC als Kältemittel

Trotz ihres heutigen Wiederauflebens als umweltfreundliche Kältemittel haben sowohl CO2 als auch Kohlenwasserstoffe eine lange Geschichte der Verwendung als Kältemittel. Obwohl bereits Mitte des 2. Jahrhunderts damit begonnen wurde, mit CO19 als Kältemittel zu experimentierenth Jahrhunderts wurde der erste darauf ausgelegte Kompressor erst 1886 von Franz Windhauzen vorgestellt.[1]  Die meisten Kühleinheiten verwendeten damals entweder Ammoniak oder Schwefeldioxid, extrem giftige Chemikalien, die auch Explosionen in fehlerhaften Systemen verursacht hatten.[2]  Auf Ammoniak basierende Systeme waren außerdem sehr ineffizient und teurer, was den Umstieg auf CO2 noch attraktiver machte.[3]  CO2 hingegen war kostengünstig, ungiftig und nicht brennbar, was zu seiner Verwendung in einer Vielzahl unterschiedlicher Kälteanwendungen führte. Besonders Systeme mit kleinen Kompressoren, wie Lebensmittellagerung in Küchen, Restaurants, auf Schiffen und in Krankenhäusern, waren ideal für CO2-basierte Kühleinheiten. Als sich die Designs weiterentwickelten, wurde die Verwendung von CO2 außerhalb der Lebensmittellagerung sichtbar, wobei Einheiten häufig für Komfortsysteme in Hotels, Theatern und Restaurants verwendet wurden.[4]

Als Konkurrenz zu CO2- und Ammoniak-basierten Kühlsystemen waren HC-basierte Systeme Anfang der 20er Jahre im Einsatzth Jahrhundert ebenso. Kohlenwasserstoffe wurden bereits 1867 zum ersten Mal als Kältemittel verwendet und blieben bis zur Einführung von Chlorfluorkohlenwasserstoff (CFC)-Kältemitteln in den 1930er Jahren in begrenztem Umfang in Gebrauch.[5]  Eine Reihe unterschiedlicher Beschränkungen begrenzte die Verwendung von HCs von Anfang an und schränkte ihre Verwendung bis vor relativ kurzer Zeit weiter ein. In erster Linie waren die Entflammbarkeit und Flüchtigkeit von HC höher als bei anderen Kältemitteln zu dieser Zeit, und es gab technologische Einschränkungen, die eine sichere weit verbreitete Implementierung von HC-basierten Geräten ermöglichten.[6]

Kohlenwasserstoffe heute

Die Umweltauswirkungen der heute gebräuchlichen Kältemittel wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFC) und teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) haben zusammen mit regulatorischen Änderungen, die ihre Verwendung einschränken oder eliminieren, zu einem Wiederaufleben des Interesses und der Verwendung von KW-Kältemitteln geführt. Es gibt eine Reihe verschiedener Kohlenwasserstoffe, die als Kühlmittel verwendet werden, einschließlich Propan, Butan, Propylen, Cyclopropan, Isobuten und Dimethylether. Diese Stoffe bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff, sind natürlich vorkommende Stoffe und können als Nebenprodukte der Destillation hergestellt werden. Dadurch sind sie als Kältemittel weit verbreitet und kostengünstig einsetzbar.

Der ansprechendste Aspekt der Verwendung von KW als Kühlmittel ist jedoch ihre Auswirkung auf die Umwelt; Sie haben kein ODP und ein sehr niedriges GWP. Trotz ihrer geringen Toxizität und geringen Umweltbelastung war die Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Kältemittel bis vor kurzem aufgrund ihrer Entflammbarkeit begrenzt.[7]  Bei sachgemäßer Handhabung und in einem geschlossenen System haben sich Kohlenwasserstoffe jedoch als sichere Alternative zu FKW und anderen umweltschädlichen Kältemitteln erwiesen.[8]  Darüber hinaus haben sich HCs als effizienter als weniger umweltfreundliche Kältemittel erwiesen, wenn sie als direkter Ersatz in bestimmten Systemen verwendet werden.[9]

Die Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Ersatz für umweltschädliche Kältemittel ist eine positive Richtung sowohl für Verbraucher als auch für die Umwelt. Kohlenwasserstoffe kosten weniger, sind weniger toxisch für Mensch und Umwelt und arbeiten effizienter als andere Systeme. Andere Länder auf der ganzen Welt haben bereits mit der Umstellung auf HC-basierte Systeme begonnen, wobei insbesondere Indien und China damit begonnen haben, HCs in großem Umfang in Haushaltskühlschränken zu verwenden.[10]  Da immer mehr Länder HCs einführen, wird die Effizienz von Kühleinheiten von großen Doppel- oder eintürige Kühlschränke bis hin zu kleinen Thekenkühlern, wird steigen, während die Umweltbelastung weiter sinken wird.

 

[1] William S. Bodinus, „Der Aufstieg und Fall von Kohlendioxidsystemen“, ASHRAE-Journal April 1999: 37.

[2] Ibid., 38.

[3] George C. Briley, „Eine Geschichte der Kältetechnik“, ASHRAE-Journal November 2004: 32.

[4] Bodinus, „Kohlendioxidsysteme“, 38-42.

[5] K. Harby, „Kohlenwasserstoffe und ihre Mischungen als Alternativen zu umweltschädlichen halogenierten Kältemitteln: Eine aktualisierte Übersicht“, Erneuerbare und Nachhaltige Energie Bewertungen 73 (2017): 1250.

[6] Ebenda, 1250-1252.

[7] Ibid., 1250.

[8] „Vereinigte Arabische Emirate: Umweltfreundliche Kältemittel zur Verringerung der globalen Erwärmung.“ Mena-Bericht, Dezember 22, 2016 Globale Probleme im Kontext.

[9] K. Harby, „Kohlenwasserstoffe und ihre Mischungen“, 1253-1262.

[10] Ibid., 1252.