Die Zeit ist reif!
Effektiver Klimaschutz mit dem Kältemittel CO2
Chemische Kältemittel: Treiber des Treibhauseffekts
Chemische Kältemittel sind bis heute der Standard in vielen Branchen. Dabei tragen chemische Kältemittel erheblich zum Klimawandel bei.
Das Problem: Klimamittel entweichen permanent durch Undichtigkeiten, Wartungen oder Unfälle.
Gefährliche Freisetzung von Kältemitteln:
Die durchschnittliche Leckrate von R-134a bei neuen Bussen beträgt 13,3% Kältemittel pro Jahr für Reisebusse und 13,7% für Linienbusse (Schwarz, Establishment of Leakage Rates of Mobile Air Conditioners in Heavy Duty Vehicles, 2007). Nach Veröffentlichungen der „Deutschen Umwelthilfe e.V.” emittierten aus Bussen im Jahr 2008 deutschlandweit fast 100 Tonnen Kältemittel R-134a.
Die freigesetzte Menge an Kältemittel aus Bussen entspricht 140.000 Tonnen CO2-Äquivalenten pro Jahr. Das entspricht dem jährlichen CO2-Ausstoß von 90.000 sparsamen Kleinwagen bei durchschnittlicher Fahrweise.
Der Klimawandel
Zeit zu Handeln - Klimaschutz
Seit der Weltkonferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio 1992 herrscht internationale Einigkeit darüber, dass dem Klimawandel Einhalt geboten werden muss.
Mit der Klima- und Energiestrategie - den sogenannten „20-20-20-Zielen“ hat die EU ein Richtlinienpakt beschlossen, das u.a. die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 um 20 % reduzieren soll. Neue Bestimmungen, wie das Verbot besonders klimawirksamer Kältemittel, sollen helfen, die EU-Klimaziele zu erreichen. Europa setzt damit neue, weltweite Maßstäbe für den Abbau von CO2-Emissionen.
In Fahrzeugklimaanlagen wurde bisher als Kältemittel das fluorierte Treibhausgas Tetrafluorethan (R134a) eingesetzt. Die Richtlinie 2006/40/EG über Emissionen aus Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen verbietet seit dem 1. Januar 2017 den Einsatz von Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial über 150 in neuen Pkw und Pkw-ähnlichen Nutzfahrzeugen. Im ersten Schritt betrifft dies nur die Automobilindustrie, jedoch wird langfristig ein generelles Verbot von R-134a erwartet.
Die Kernelemente der F-Gase-Verordnung:
Phase-Down:
- Schrittweise Reduzierung der F-Gase
- Absenkung der Menge auf 21% bis 2030 in sechs Stufen Verwendungsbeschränkung
- Schrittweises Verbot besonders klimaschädlicher F-Gase
- Quotierung - Den Herstellern und Importeuren werden F-Gase-Quoten zugewiesen
- Strengere Vorschriften für die Dichtheitskontrollen von Kälte- und Klimaanlagen
- Erweiterte Betreiberpflichten: Installation, Instandhaltung, Wartung, Reparatur etc. darf ausschließlich durch zertifiziertes Personal erfolgen
Die Auswirkungen des Klimwandels auf den menschlichen Körper
Der Klimawandel und seine Folgen haben nicht nur Auswirkungen auf die Natur und die Tierwelt. Wie sieht es mit unserer Gesundheit aus? Welche Folgen hat der Klimawandel jetzt schon für jeden einzelnen?
- Der menschliche Kreislauf
Hohe Temperaturen und auch große Temperaturschwankungen stellen ein erhöhtes Herzinfarktrisiko da. Besonders betroffen sind älter Menschen oder Menschen mit Vorerkrankungen. Aber auch Personen mit niedrigem Blutdruck leider besonders unter Hitzeperioden etwa durch Müdigkeit, Schwindel oder Kopfschmerzen.
- Auswirkungen auf die Lunge
Lungenerkrankungen werden durch Hitzeperioden, Luftverschmutzung sowie hohe Ozonbelastungen begünstigt. Hinzu kommt, dass die Allergieperioden durch die Hitze und den ausbleibenden Regen intensiver und länger werden.
- Unsere Haut
Mehr und intensivere Sonnenzeiten erhöhen das Hautkrebsrisiko. Aus einer Antwort der Bundesregierung geht hervor, dass seit Jahrzehnten die Zahl der jährlichen Sonnenstunden und die damit verbundene Belastung durch UV-Strahlung kontinuierlich steigt.
Außerdem wirkt sich die Erhöhung der Körpertemperatur negativ auf unsere Durchblutung aus. Viel Sonne und hohe Temperaturen erhöhen somit das Risiko eines Schlaganfalls.
Durch Richtlinien und Verordnungen sollen diese Ziele der Klima- und Energiestrategie erreicht werden:
- 2005: UN-Klimakonferenz in Montreal
Die UN-Klimakonferenz in Montreal fand vom 28. November bis zum 10. Dezember 2005 in Montreal statt. Es war die elfte Weltklimakonferenz. Präsident der Klimakonferenz war der kanadische Umweltminister Stéphane Dion.
Ziel
Die Klimakonvention hat das Ziel, "eine gefährliche, vom Menschen verursachte Störung des Klimasystems zu verhindern und die weltweite Erwärmung zu verlangsamen sowie ihre Folgen zu mildern" (Artikel 2-Klimakonventionsrahmenvertrag).
Die wichtigste Verpflichtung der Klimakonvention ist, dass alle Vertragspartner regelmäßig Berichte veröffentlichen müssen, in denen ihre aktuellen Treibhausgasemissionen und die voraussichtliche Entwicklung der Treibhausemissionen enthalten sein müssen.
2005, Montreal (Kanada)
An der Klimakonferenz in Montreal im Jahr 2005 nahmen die 189 Vertragsstaaten der Klimakonvention teil. Diese Konferenz war gleichzeitig das erste Treffen der Vertragsstaaten des Kyoto-Protokolls, dass durch die Ratifikation von Russland am 16. Februar 2005 in Kraft getreten ist.
Ziel dieser Konferenz war es, über die Umsetzung des Kyoto-Protokolls zu beraten und das Kyoto-Protokoll durchzusetzen.
Ergebnisse:
Knapp 10.000 Delegierte aus 189 Ländern diskutierten zwei Wochen lang über die Verlängerung des Kyoto-Protokolls und Maßnahmen gegen die globale Erwärmung. Es wurde verabredet, in den folgenden zwei Jahren Arbeitsgruppen einzurichten, die sich mit Möglichkeiten zu einer langfristigen Reduzierung der Emissionen beschäftigen sollten. Auch die Vereinigten Staaten stimmten der Einigung zu, lehnten klare Zielvorgaben aber weiterhin ab. Dennoch bezeichnete die Umweltschutzorganisation WWF die Konferenz als Erfolg. - 2014: Gesetzgebung europäische Union - Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase (F-Gas-Verordnung)
Die neue F-Gas-V ist ein Beitrag, um die Emissionen des Industriesektors bis zum Jahr 2030 um 70 Prozent gegenüber 1990 zu verringern. Durch die neuen Regelungen sollen die Emissionen fluorierter Treibhausgase (F-Gase) in der EU um 70 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent auf 35 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent bis zum Jahr 2030 gesenkt werden. Die Emissionsreduktion fluorierter Treibhausgase soll durch drei wesentliche Regelungsansätze erreicht werden:
1.Einführung einer schrittweisen Beschränkung (Phase down) der am Markt verfügbaren Mengen an teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW) bis zum Jahr 2030 auf ein Fünftel der heutigen Verkaufsmengen,
2.Erlass von Verwendungs- und Inverkehrbringungsverboten, wenn technisch machbare, klimafreundlichere Alternativen vorhanden sind.
3.Beibehaltung und Ergänzung der Regelungen zu Dichtheitsprüfungen, Zertifizierung, Entsorgung und Kennzeichnung.Mit der neuen F-Gas-V soll insbesondere ein Anreiz zur Verwendung von Alternativen anstelle von F-Gasen geschaffen werden.
Als Folge des Inkrafttretens der neuen F-Gas-V wird die Bundesregierung die Chemikalien-Klimaschutzverordnung (ChemKlimaschutzV) überarbeiten und Sanktionsvorschriften durch Ergänzung der Chemikalien-Sanktionsverordnung (ChemSanktionsV) erlassen.
F-Gase-Verordnung im Überblick
- Schrittweise Reduzierung der F-Gase
- Absenkung der Menge auf 21% bis 2030 in sechs Stufen
- Verwendungsbeschränkung - Schrittweise Verbot besonders klimaschädlicher F-Gase
- Quotierung - Den Herstellern und Importeuren werden F-Gase-Quoten zugewiesen
- Dichtheitskontrollen - Strengere Vorschriften für die Dichtheitskontrollen von Kälte- und Klimaanlagen
- Erweiterte Betreiberpflichten - Installation, Instandhaltung, Wartung, Reparatur etc. darf ausschließlich nur durch zertifiziertes Personal erfolgen
- 2016: Klimaabkommen von Kigali - Weniger FKW für weniger Erderwärmung
In der ruandischen Hauptstadt haben sich mehr als 150 Staaten darauf geeinigt, den Gebrauch klimaschädlicher Fluorkohlenwasserstoffe einzuschränken.
Ab 2019 sollen entwickelte Länder wie die USA den FKW-Einsatz um zehn Prozent verringern. Im Laufe der Jahre wollen sie den Gebrauch sogar um 85 Prozent reduzieren. Dies soll bis spätestens 2036 geschehen.
Der Großteil der unterzeichnenden Staaten - unter anderem China - beginnt 2024 mit dem verringerten Einsatz. Entwicklungsländern wird mehr Zeit eingeräumt. Schwellen- und Entwicklungsländer wie Indien hatten auf einen späteren Beginn gedrungen und auf die hohen Kosten verwiesen, die für die Umstellung auf andere Substanzen anfallen.
Das nun erzielte Abkommen gilt als ein Meilenstein bei der Bekämpfung des Klimawandels. - 2017: Chemikalien-Klimaschutz-Verordnung (ChemKlimaschutzVO)
Ein weiterer rechtlicher Aspekt im Umgang mit Kältemitteln ist in der Chemikalien-Klimaschutz-Verordnung (ChemKlimaschutzVO) festgelegt. Diese besagt, dass nur Fachkräfte mit einem personengebundenen Sachkundenachweis die Arbeiten an Anlagen mit fluorierten Kältemitteln ausführen dürfen. Zusätzlich muss der Betrieb zertifiziert sein. In den Klimaanlagen wurde ab 1989 das chlorhaltige und Ozonschicht abbauende Kältemittel R-12 (FCKW Fluorchlorkohlenwasserstoff) durch das bis heute verwendete chemische FKW-Kältemittel R-134a (Tetrafluorethan - ein fluorhaltiger Kohlenwasserstoff) abgelöst.
- 2017: MAC Richtlinie
Die Europäische Union hat diesen Umstand erfasst und in ihrer Mobile-Air-Conditioning Directive (MAC) - aus Gründen des Umweltschutzes - strenge Anforderungen an die in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwendeten Kältemittel gestellt (Richtlinie 2006/40/EG).
Ab 01.01.2011 waren Fahrzeughersteller verpflichtet für Klimaanlagen in Fahrzeugen, die in der EU als neuer Typ zugelassen werden, Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial (GWP) kleiner 150 nach EG Nr. 842/2006 einzusetzen. Dies gilt ab 01.01.2017 für alle zugelassenen PKW und leichte Nutzfahrzeuge (kleiner 1,3 t). Die Busbranche ist ebenfalls in dieser Richtlinie erwähnt. Ein Datum für ein Verbot von R-134a besteht zurzeit noch nicht, ist aber zu erwarten.
Zusammengefasst:
GWP < 150
Betrifft PKW (M1) und leichte LKW N1 bis 1,3 t.
Verbot (Art. 5) in neuen Typen ab 01.01.2011,
in allen Neufahrzeugen ab 01.01.2017 - 2018: Auszeichnungen & Förderungen als Anreiz für den Umstieg
Um weitere Anreize für einen umweltfreundlichen Weg der Nutzung natürlicher Kältemittel zu schaffen, gibt es gewisse Zertifizierungen / Auszeichnungen oder auch Förderungen zukünftig nur noch in Verbindung mit der Verwendung umweltfreundlicher sowie toxisch unbedenklicher Kältemittel.
Die Auszeichnung "Blauer Umweltengel" wird für Busse vergeben die:
3.3 Klimatechnik
Für die Klimatisierung der Fahrgasträume von Bussen sind Kältemittel erforderlich. Diese haben ein Treibhauspotential GWP < 1500, bezogen auf CO2 und einen Zeithorizont von 100 Jahren, einzuhalten.
Für die Umweltfreundliche Klimatisierung ist ab 01.01.2018 für zweiachsige Stadtbusse ausschließlich ein halogenfreies Kältemittel zu verwenden.(Auszug aus der Vergaberegelung für Umweltzeichen.)
VDV Richtlinie – VDV Schrift 236 „Klimatisierung von Linienbussen“
VDV Schrift 236 sieht im Bereich Klimatisierung bei den Allgemeinen Anforderungen Punkt 3.1 den Einsatz von „umweltfreundlichen sowie toxisch unbedenklichen Kältemitteln“ vor.Auszug:
Den gesetzlichen Vorgaben entsprechend, sind umweltfreundliche sowie toxisch unbedenkliche Kältemittel nach dem Stand der Technik einzusetzen. Es sind hierbei möglichst geringe Füllmengen unter Einhaltung einer ausreichend dimensionierten Reservemenge für einen sicheren Betrieb vorzusehen.Deutsche Förderung für Hybridbusse vom 12.12.2014
Die neuen "Richtlinien zur Förderung der Anschaffung von dieselelektrischen Hybridbussen im öffentlichen Nahverkehr" sind im Januar 2015 offiziell in Kraft getreten und gelten bis Ende 2017. Mit der Förderung ist die Einhaltung ambitionierter Umweltstandards verknüpft, die inzwischen auch auf die Klimatisierung ausgeweitet wurden: „Anträge für Vorhaben, in deren Rahmen Fahrzeuge mit einer umweltfreundlichen CO2- Klimatechnik beschafft werden sollen, werden bevorzugt berücksichtigt.“ Interessierte Verkehrsbetriebe können ab sofort Projektskizzen einreichen.In folgenden Ländern der EU existieren bereits Förderungen und Zuschüsse auf klimafreundliche Kältemittel:
- Deutschland
- Österreich
- Großbritannien
- Schweiz
- Belgien
- Niederland
- 2019: Steuerliche Belastung und Förderungen
Bis zu 6.500 Euro Förderung in Deutschland
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle hat seit Dezember 2018 ein Förderprogramm für CO2 Busklimaanlagen für elektrische Busse aufgelegt. Bei den aktuell verfügbaren CO2-Wärmepumpen-Systemen von Konvekta, sind somit Förderbeträge pro Fahrzeug zwischen 4.000,- Euro für einen elektrischen Solobus und bis zu 6.500,- Euro für einen elektrischen Gelenkbus möglich.Als Ergänzung zur F-Gase-Verordnung wird der Einsatz von HFKW in einigen EU-Staaten durch zusätzliche Abgaben gezielt preislich erhöht. Die nationalen Regelungen sind unterschiedlich, zielen aber auf eine Besteuerung von ca. 20 € / Tonne CO2-Äquivalent ab.
Die Auswirkung der gesetzlichen Beschränkungen:
Die Verfügbarkeit von marktgängigen synthetischen Kältemitteln mit einem GWP > 150 wird sich innerhalb der Lebensdauer bestehender und zukünftiger Klimaanlagen deutlich reduzieren.
Zu diesen Kältemitteln zählen insbesondere:- R-134a (GWP 1.430)
- R-404A (GWP 3.922)
- R-407C (GWP 1.774)
Es ist davon auszugehen, dass diese marktgängigen Kältemittel sehr teuer werden, bzw. nicht mehr zur Verfügung stehen.
Zusätzlich gelten für Kältemittel mit GWP > 2500 ab 2020 und für Kältemittel mit GWP > 150 ab 2022 unter bestimmten Rahmenbedingungen Anwendungs- und Serviceverbote.
Die Folgen: Diese marktgängigen Kältemittel werden gerade sehr teuer und werden zukünftig nicht mehr zur Verfügung stehen.
CO2 als Kältemittel (R744)
Die Klimafreundliche Alternative
CO2 als natürliches Kältemittel, auch als R744 bezeichnet, ist die klimaschonende Alternative zu heutzutage üblichen chemischen Kältemitteln. Es ist umweltfreundlich, verfügt über eine hohe Kälteleistung, ist nicht brennbar und bildet keine Zerfallsprodukte. Darüber hinaus ist es kostengünstig und dauerhaft verfügbar.
CO2 ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und hat ein Treibhauspotential von lediglich Faktor 1 - chemische Kältemittel liegen um ein 1000-faches höher (R134a GWP 1340) oder sie sind brennbar und die Zerfallsprodukte sind gefährlich für die Umwelt!
CO2 kann nicht nur in Klimaanlagen, sondern auch zum Betrieb von Wärmepumpen eingesetzt werden. Diese können sowohl effizient kühlen, als auch heizen.
Wirtschaftliche Vorteile
- 120 % Effizienz durch höheren Wirkungsgrad = geringerer Energieverbrauch
- Kosten pro kg Kältemittel um 90 % geringer und längerfristige Verfügbarkeit
- geringere Servicekosten / Servicezeiten - kein Recycling nötig, weniger Bauteile sowie einfache und ungefährlichere Handhabung
- keine gesetzlichen Beschränkungen oder Limitierungen ("kein Phase Down")
Umweltvorteile
- nachhaltiges und erlaubtes Kältemittel
- nicht brennbar (R744=Feuerlöschmittel), nicht toxisch
- keine Treibhauseffekte
- keine giftigen Abbauprodukte oder Zerfallsprodukte
- keine fossilen Brennstoffe notwendig
Förderungen und Zuschüsse auf klimafreundliche Kältemittel:
- Deutschland
- Belgien
- Großbritannien
- Niederlande
- Österreich
- Schweiz
In Deutschland:
Seit Januar 2019 gibt es ein Förderprogramm für CO2 Busklimaanlagen für elektrische Busse. So gibt es Förderbeträge zwischen 4.500 Euro für einen elektrischen Solobus bis zu 6.500 Euro für einen elektrischen Gelenkbus.
Kohlendioxid (R-744) – die „sichere“ Alternative (Messergebnis BG Verkehr)
Kohlendioxid (R-744) ist weder giftig noch brennbar (Sicherheitsdatenblatt). Eine Messung der BG Verkehr hat die Unbedenklichkeit zum Einsatz von R-744 in Bussen bestätigt (Messbericht Nr. mg 11 1031). Für R-744 liegt die maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK) bei einem Wert von 5000 ppm. Dieser Wert wurde in den Tests nicht überschritten. Ein mit Kohlendioxid betriebenes Klimasystem eignet sich wegen der hohen Drucklage auch für die Umkehr des Kühlprozesses. Die Klimaanlage kann somit als Wärmepumpe für die Busbeheizung genutzt werden. Eine Wärmepumpe mit R-134a dagegen würde bei Temperaturen unter 0°C wegen zu niedriger Drücke keine ausreichende Leistung haben.
Erfahrungsberichte von ÖPNV-Betrieben
Weitere Informationen
60 Jahre Innovation: Für die Umwelt von Morgen
Konvekta steht für Umweltschutz und Nachhaltigkeit. Daher gehen wir als weltweit agierender deutscher Hersteller seit über 20 Jahren eigene Wege bei der Entwicklung von effizienter und klimaschonender Kühl- und Heiztechnik.
Mit natürlichem CO2 als Kältemittel leisten wir einen großen Beitrag für den aktiven Klimaschutz. Unsere Technologien »Made in Germany« kommen in der Fahrzeugbranche zum Einsatz.