December 14, 2017 by IDW

Seit Jahren sind synthetische Kältemittel ein Hauptbestandteil in der kommerziellen Kälteindustrie. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was von Menschen hergestellte Kältemittel sind, warum sie so beliebt für gewerbliche Kühlanwendungen sind und welche Vor- und Nachteile sie haben. Dabei werden wir uns auch anschauen, wie natürliche Kältemittel in modernen Kälteanwendungen wieder aufleben und warum sich viele Hersteller bei ihren neuesten Produktlinien auf natürliche Kältemittel mit künstlichen Kältemitteln verlassen.

Die beliebtesten synthetischen Kältemittel, die in der modernen Welt verwendet werden, sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Fluorkohlenwasserstoffe (HFC) und Chlorfluorkohlenwasserstoffe (HCFC). Als synthetische Kühlmittel zum ersten Mal verwendet wurden, arbeiteten sie effizienter als andere natürliche Kühlmittel aufgrund der technologischen Beschränkungen zu der Zeit. Ein weiterer Vorteil, den synthetische Kältemittel gegenüber ihren natürlichen Gegenstücken hatten, war die Eigenstabilität. Synthetische Kältemittel sind nicht brennbar und daher in Altsystemen, in denen Feuer eine Rolle spielt, sicherer.

Leider hatten synthetische Kältemittel einige erhebliche Nachteile, die immer noch weltweit behandelt werden. Die Verwendung von FCKW und FCKW ist seit der Einführung des Montrealer Protokolls stark reguliert. Das Montrealer Protokoll versuchte, die wachsenden Schäden der Ozonschicht einzudämmen, die in den späten siebziger und achtziger Jahren dokumentiert wurden. Das Protokoll von Montreal, das 1989 in Kraft trat, zielte speziell auf Kältemittel ab, die ein hohes Ozonabbaupotential (ODP) aufwiesen, das sowohl FCKW als auch H-FCKW umfasste. Als Alternative wandten sich gewerbliche Kälteanlagenhersteller auf HFKWs, die keinen Einfluss auf die Ozonschicht haben, während sie gleichzeitig die inhärent niedrigen Entflammbarkeitsniveaus von synthetischen Kältemitteln beibehalten. HFCs werden bis heute verwendet, obwohl ihre Verwendung jetzt ausläuft, da sie ein hohes Treibhauspotenzial (GWP) haben und nachweislich zur globalen Erwärmung beitragen.

Die Ausmusterung von HFKW in den nächsten Jahrzehnten hat kommerzielle Kältehersteller dazu bewegt, nach neuen Kältemitteln zu suchen, die einen niedrigen ODP-Wert und ein geringes GWP aufweisen und dennoch eine höhere Effizienz in ihren Einheiten ermöglichen. Eine synthetische Alternative zu HFCs, die untersucht wird, sind Hydrofluoro-Olefine (HFO). Im Gegensatz zu den anderen beliebten synthetischen Kältemitteln haben HFOs ein sehr niedriges GWP und ODP, was ihren Beitrag zur globalen Erwärmung und zum Ozonabbau wesentlich geringer macht. Die Verwendung von HFOs in der kommerziellen Kühlindustrie ist jedoch umstritten. Befürworter von HFOs behaupten, dass sie ein synthetisches Kältemittel darstellen, das sicherer ist als einige natürliche Alternativen, weil es nicht brennbar ist und gleichzeitig umweltfreundlicher ist als andere synthetische Alternativen. Die Gegner von HFOs argumentieren, dass sie in der Atmosphäre ein toxisches Nebenprodukt namens Trifluoressigsäure (TFA) produzieren, das sich vor allem in Wassereinzugsgebieten und Gewässern nachteilig auswirken kann. Darüber hinaus erfordert die Herstellung von HFOs die Synthese von H-FCKW. Damit HFOs in großem Umfang hergestellt werden, müssten die Hersteller auch kontinuierlich H-FCKW produzieren. Da TFA in der Umwelt sowohl von natürlichen als auch von Menschen verursachten Quellen vorkommen, besteht die Sorge, dass die weitverbreitete Verwendung von HFOs im Laufe der Zeit zu gefährlich hohen Konzentrationen führen könnte.

Die negativen Auswirkungen von synthetischen Kältemitteln in Verbindung mit regulatorischen Änderungen, die ihre Verwendung zunehmend einschränken, haben es kommerziellen Kälteherstellern ermöglicht, alternative natürliche Substanzen zu suchen. Zu den gebräuchlichsten natürlichen Kältemitteln gehören Kohlenwasserstoffe (HCs), Isobutan, Propan, Ammoniak und CO2. Obwohl einige dieser Kältemittel bereits Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts verwendet wurden, wurde ihre Verwendung von der steigenden Popularität synthetischer Kältemittel verdrängt. Während ihrer frühen Verwendung waren natürliche Kühlmittel zu instabil, um eine weitverbreitete Anwendung zu sehen, da ihre entflammbare Natur und die technologischen Beschränkungen in Konstruktion und Herstellung manchmal zu gefährlichen Anwendungen führten. Die Hersteller kommerzieller Kältemaschinen kehren jedoch zu diesen Substanzen als Lösung für den Klimawandel und für die Nachfrage nach immer effizienteren Kühlaggregaten zurück. Das moderne kommerzielle Kühlschrankdesign hat es Herstellern ermöglicht, natürliche Kältemittel wie HC in geschlossenen Systemen zu verwenden, die genauso sicher sind wie Systeme, die synthetische Kältemittel verwenden. Gewerbekälteaggregate, die natürliche Kältemittel verwenden, können effizienter arbeiten, was die Energiekosten für den Endnutzer reduziert und den Arbeitsaufwand für das Gerät verringert. Natürliche Kältemittel wie HCs sind auch viel umweltfreundlicher als synthetische Alternativen, was es gewerblichen Kälteerzeugungsherstellern ermöglicht hat, Kühler zu entwickeln, die gegen weitere regulatorische Änderungen zukunftssicher sind.