July 12, 2017 by IDW

Mit den modernen Veränderungen des regulatorischen Umfelds und den rigorosen Schritten zur Verringerung der globalen Erwärmung und des Ozonzerstehens arbeiten die Hersteller von Kältemitteln an der Verwendung von Kältemitteln mit einem niedrigen Treibhauspotenzial (GWP) und Ozonabbaupotenzial (ODP). Zu den “grünen” Kältemitteln gehören vor allem Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlendioxid (CO2), die in der ganzen Welt stark nachgefragt werden. Zu verstehen, warum diese Kältemittel derzeit populär sind, und insbesondere, warum HCs in der modernen Welt das Kältemittel der Wahl für CO2 sind, erfordert einen Blick auf die Geschichte ihrer Verwendung und wie sie heute verwendet werden.

Geschichte von CO2 und HC’s als Kältemittel

Abgesehen von ihrem Wiederaufleben als grüne Kältemittel, haben sowohl CO2 als auch HCs eine lange Geschichte der Verwendung als Kältemittel. Obwohl um die Mitte des 19. Jahrhunderts mit CO2 als Kältemittel experimentiert wurde, wurde der erste Kompressor, der um seine Verwendung herum konstruiert wurde, erst 1886 von Franz Windhauzen eingeführt.[1]  Die meisten Kühlanlagen verwendeten zu dieser Zeit entweder Ammoniak oder Schwefeldioxid, die extrem giftige Chemikalien waren, die auch Explosionen in versagenden Systemen verursacht hatten.[2]  Ammoniak-basierte Systeme waren auch sehr ineffizient und teurer, was die Attraktivität des Übergangs zu CO2 weiter erhöht.[3]  Andererseits war CO2 kostengünstig, nicht toxisch und nicht brennbar, was zu seiner Verwendung in einer Vielzahl von verschiedenen Kühlanwendungen führte. Insbesondere Systeme, die kleine Kompressoren verwendeten, wie zum Beispiel die Lagerung von Lebensmitteln in Küchen, Restaurants, auf Schiffen und in Krankenhäusern, waren ideal für CO2-basierte Kühleinheiten. Während sich die Designs weiterentwickelten, begann die Nutzung von CO2 außerhalb des Lebensmittelspeichers mit Einheiten, die üblicherweise für Komfortsysteme in Hotels, Theatern und Restaurants verwendet werden.[4]

Im Wettbewerb mit CO2- und Ammoniak-basierten Kühlsystemen waren HC-basierte Systeme auch Anfang des 20. Jahrhunderts im Einsatz. HCs wurden zuerst als Kühlmittel bereits im Jahr 1867 verwendet und blieben bis zur Einführung von Chlorfluorkohlenstoff (CFC) -Kältemitteln in den 1930er Jahren auf einem begrenzten Niveau in Verwendung.[5]  Eine Reihe von unterschiedlichen Beschränkungen limitierten die Verwendung von HC’s bei deren frühem Beginn und begrenzten ihre Verwendung bis vor relativ kurzer Zeit. In erster Linie waren die Entflammbarkeit und die Flüchtigkeit von HC zu dieser Zeit höher als bei anderen Kältemitteln, und es gab technologische Einschränkungen, die eine sichere weitverbreitete Anwendung von HC-basierten Vorrichtungen ermöglichten.[6]

Kohlenwasserstoffe heute

Die Umweltauswirkungen der heute üblichen Kältemittel wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) und Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) haben zusammen mit regulatorischen Änderungen, die ihre Verwendung einschränken oder ausschließen, zu einem Wiederaufleben des Interesses und der Verwendung in HC-Kältemitteln geführt. Es gibt eine Anzahl verschiedener HC’s, die als Kühlmittel verwendet werden, einschließlich Propan, Butan, Propylen, Cyclopropan, Isobuten und Dimethylether. Diese Substanzen bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff, sind natürlich vorkommende Substanzen und können als Nebenprodukte der Destillation erzeugt werden. Dies macht sie allgemein verfügbar und billig für die Verwendung als Kühlmittel.

Der attraktivste Aspekt bei der Verwendung von HC als Kältemittel ist jedoch deren Auswirkung auf die Umwelt; Sie haben null ODP und sehr niedriges GWP. Trotz ihrer geringen Toxizität und ihrer geringen Umweltbelastung war die Verwendung von HC als Kühlmittel bis vor kurzem aufgrund ihrer Entflammbarkeit begrenzt.[7]  Bei richtiger Handhabung und innerhalb eines geschlossenen Systems haben sich HCs jedoch als eine sichere Alternative zu HFCs und anderen umweltschädlichen Kältemitteln erwiesen.[8]  Zusätzlich wurde gezeigt, dass HCs effizienter sind als weniger umweltfreundliche Kühlmittel, wenn sie als Ersatzersatz in bestimmten Systemen verwendet werden.[9]

Die Verwendung von HC als Ersatz für umweltschädliche Kältemittel ist eine positive Richtung für Verbraucher und Umwelt. HC kostet weniger, ist weniger giftig für Mensch und Umwelt und arbeitet effizienter als andere Systeme. Andere Länder auf der ganzen Welt haben bereits damit begonnen, auf HC-basierte Systeme umzustellen, wobei insbesondere Indien und China beginnen, HC in Haushaltskühlschränken weithin zu verwenden.[10]  Da immer mehr Länder HC’s einführen, wird die Effizienz von Kühlaggregaten, von großen Kühlschränken mit zwei oder einer Tür bis hin zu kleinen Tischkühlern, steigen, während die Umweltauswirkungen weiter abnehmen werden.

 

[1] William S. Bodinus, “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, “Carbon Dioxide Systems,” 38-42.

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

[6] Ibid., 1250-1252.

[7] Ibid., 1250.

[8] “Vereinigte Arabische Emirate: Umweltfreundliche Kältemittel helfen, die globale Erwärmung zu reduzieren. “Mena Report, 22. Dezember 2016. Globale Probleme im Kontext.

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

[10] Ibid., 1252.