Synthetische Kältemittel sind seit Jahren eine tragende Säule in der gewerblichen Kälteindustrie. In diesem Artikel erörtern wir, was künstliche Kältemittel sind, warum sie für gewerbliche Kälteanwendungen so beliebt sind und welche Vor- und Nachteile ihre Verwendung hat. Dabei werden wir uns auch ansehen, wie natürliche Kältemittel in modernen Kühlanwendungen ein Wiederaufleben erlebt haben und warum viele Hersteller für ihre neuesten Produktlinien natürliche Kältemittel anstelle von künstlichen Kältemitteln verwenden.
Die beliebtesten synthetischen Kältemittel, die in der modernen Welt verwendet werden, sind Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) und teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFC). Als synthetische Kältemittel zum ersten Mal verwendet wurden, arbeiteten sie aufgrund der damaligen technologischen Einschränkungen effizienter als andere natürliche Kältemittel. Ein weiterer Vorteil synthetischer Kältemittel gegenüber ihren natürlichen Gegenstücken war die Eigenstabilität. Synthetische Kältemittel sind nicht brennbar, was sie in älteren Systemen, in denen Feuer ein Problem darstellte, sicherer macht.
Leider hatten synthetische Kältemittel einige erhebliche Nachteile, mit denen sich weltweit noch immer auseinandergesetzt wird. Die Verwendung von FCKW und HFCKW ist seit der Einführung des Montrealer Protokolls stark reguliert. Das Montrealer Protokoll versuchte, die wachsende Schädigung der Ozonschicht einzudämmen, die in den späten 1970er und 1980er Jahren dokumentiert wurde. Das 1989 erlassene Montrealer Protokoll zielte speziell auf Kältemittel ab, die ein hohes Ozonabbaupotential (ODP) hatten, zu denen sowohl FCKW als auch HCFC gehörten. Als Alternative wandten sich Hersteller von gewerblichen Kälteanlagen HFCs zu, die keinen Einfluss auf die Ozonschicht haben, während sie dennoch die inhärent niedrige Entflammbarkeit synthetischer Kältemittel beibehalten. HFKW werden bis heute verwendet, obwohl ihre Verwendung jetzt schrittweise eingestellt wird, da sie ein hohes globales Erwärmungspotenzial (GWP) haben und nachweislich zur globalen Erwärmung beitragen.
Der Ausstieg aus HFKW in den nächsten Jahrzehnten hat die Hersteller von gewerblichen Kälteanlagen dazu veranlasst, nach neuen Kältemitteln zu suchen, die einen niedrigen ODP und ein niedriges GWP aufweisen und dennoch eine höhere Effizienz in ihren Geräten ermöglichen. Eine synthetische Alternative zu HFCs, die erforscht wird, sind Hydrofluorolefine (HFOs). Im Gegensatz zu den anderen beliebten synthetischen Kältemitteln haben HFOs ein sehr niedriges GWP und ODP, wodurch ihr Beitrag zur globalen Erwärmung und zum Abbau der Ozonschicht viel geringer ist. Der Einsatz von HFOs in der gewerblichen Kälteindustrie ist jedoch umstritten. Befürworter von HFOs argumentieren, dass sie ein synthetisches Kältemittel darstellen, das aufgrund seiner nicht brennbaren Natur sicherer als einige natürliche Alternativen und gleichzeitig umweltfreundlicher als andere synthetische Alternativen ist. Die Gegner von HFOs argumentieren, dass sie in der Atmosphäre ein giftiges Nebenprodukt namens Trifluoressigsäure (TFA) produzieren, das sich insbesondere in Wassereinzugsgebieten und aquatischen Umgebungen nachteilig auswirken kann. Außerdem erfordert die Produktion von HFOs die Synthese von HCFCs, so dass es für die Produktion von HFOs in großem Maßstab erforderlich wäre, dass Hersteller kontinuierlich auch HCFCs produzieren. Da TFAs sowohl aus natürlichen als auch aus künstlichen Quellen in der Umwelt vorkommen, besteht die Sorge, dass die weit verbreitete Verwendung von HFOs im Laufe der Zeit zu gefährlich hohen Konzentrationen führen könnte.
Die negativen Auswirkungen synthetischer Kältemittel in Verbindung mit regulatorischen Änderungen, die ihre Verwendung zunehmend einschränken, haben Hersteller von gewerblichen Kälteanlagen in die Lage versetzt, nach alternativen natürlichen Substanzen zu suchen. Zu den gebräuchlichsten natürlichen Kältemitteln gehören Kohlenwasserstoffe (HC), Isobutan, Propan, Ammoniak und CO02. Obwohl einige dieser Kältemittel bereits Ende des 19th und frühen 20th Jahrhunderts geriet ihre Verwendung mit der steigenden Beliebtheit synthetischer Kältemittel in den Hintergrund. Während ihrer frühen Verwendung waren natürliche Kältemittel zu instabil, um eine breite Anwendung zu finden, da ihre brennbare Natur und technologische Einschränkungen bei Design und Herstellung zu manchmal gefährlichen Anwendungen führten. Als Lösung für den Klimawandel und die Forderung nach immer effizienteren Kühlaggregaten kehren Hersteller von gewerblichen Kühlgeräten jedoch zu diesen Stoffen zurück. Das moderne Design von kommerziellen Kühlschränken hat es den Herstellern ermöglicht, natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe in geschlossenen Systemen zu verwenden, die genauso sicher sind wie Systeme, die synthetische Kältemittel verwenden. Gewerbliche Kühleinheiten, die natürliche Kältemittel verwenden, können effizienter arbeiten, was die Energiekosten für den Endverbraucher senkt und die Arbeitsbelastung der Einheit selbst verringert. Natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe sind auch viel umweltfreundlicher als synthetische Alternativen, was es den Herstellern von gewerblichen Kälteanlagen ermöglicht hat, Kühler zu konstruieren, die gegen weitere regulatorische Änderungen zukunftssicher sind.
