Die gesamten CO₂-Emissionen im Blick

In vielen Betrachtungen zu den Auswirkungen von Supermarkt-Kälteanlagen auf die Umwelt wird das Hauptaugenmerk auf die direkten CO₂-Emissionen gelegt, die durch die Verwendung von Kältemitteln erzeugt werden und deren Höhe je nach Kältemittel variieren. Dabei haben die indirekten Emissionen, also die CO₂-Emissionen, die durch den Betrieb über den gesamten Lebenszyklus der Anlage erzeugt werden, einen viel größeren Einfluss auf die Umwelt und schlussendlich auch auf die Betriebskosten der Anlage. Denn das eingesetzte Kältemittel beeinflusst in hohem Maß die Effizienz der Anlage und somit auch die indirekten Emissionen.

Ohne Kälteanlage kann man sich keine Filiale im Lebensmitteleinzelhandel vorstellen. Sie versorgt die Kühlstellen auf der Verkaufs- und auf der Nebenfläche mit Kälte. Dazu zählen Wandkühlregale für Molkereiprodukte auf der Verkaufsfläche genauso wie die Kühlzellen im Lager oder der Fleischvorbereitungsraum für die Metzgerei. Aufgabe der Kälteanlage ist es, die Wärmeenergie aus den Kühlstellen abzuführen. Dadurch wird die Temperatur gesenkt. Im einfachsten Fall wird diese Wärme an die Außenluft abgeben. Das ist in den Sommermonaten durchaus gängige Praxis. In den Wintermonaten, wenn parallel auch geheizt werden muss, kann diese Abwärmeenergie wesentlich sinnvoller eingesetzt werden.

Die Auswahl an Anlagentypen und verfügbaren Kältemittel ist vielfältig. Eine pauschale Antwort auf die Frage, welches die beste Anlagentechnik ist, lässt sich nicht geben. Die Entscheidung für ein System hängt ab von der benötigten Betriebssicherheit, den zu erwartenden Betriebskosten sowie den Investitionskosten und der Umweltfreundlichkeit des Systems über den gesamten Lebenszyklus. Je nach Gewichtung der einzelnen Punkte findet sich das passende System.

Direkte und indirekte Emissionen

Alle Kälteanlagen haben eines gemeinsam: Sie emittieren CO₂ an die Umwelt. Im Fall einer Leckage kann Kältemittel entweichen, dies ist die direkte CO₂-Emission, die durch ein Kältemittel verursacht wird. In Deutschland haben die direkten Emissionen, die von Kältemitteln verursacht werden, einen Anteil an den gesamten Treibhausgasemissionen von nur ca. 3 Promille. Aber auch der Energiebedarf der Anlage hat eine Umweltbelastung durch den verbrauchten Strom zur Folge und wird als indirekte CO₂-Emission bezeichnet. Jede Kilowattstunde Strom, die verbraucht wird, verursacht CO₂-Emissionen. In Deutschland liegt der durchschnittliche Wert derzeit bei 576 g CO₂/kWh Strom (Quelle Statista GmbH).

Im Hinblick auf die Umwelt ist das GWP (Global Warming Potential, Treibhauspotential) ein wichtiges aber nicht das einzige Ent­schei­dungskriterium, um die Wirkung von Kältemitteln auf das Klima abzuschätzen. Die Aus­wirkungen auf die Umwelt, die ein Kälte­mittel hat, wenn es aus einer Kälteanlage ins Freie gelangt, wird in CO₂-Äquivalente umgerechnet, damit eine Vergleichbarkeit zu anderen Verursachern besteht. Dieser Wert ist das GWP. Das Spektrum reicht von dem geringen GWP 1 des Kältemittels R744 (CO₂) bis hin zu dem GWP 3922 des häufig eingesetzten Kältemittels R404A. Welche Kältemittel eingesetzt werden dürfen, regelt die europäische F-Gas-Verordnung. Es gibt eine Vielzahl anderer Kältemittel wie R1234yf, R407F, R32 oder R410A, welche in Kälte- und Klimaanlagen eingesetzt werden dürfen.

CO₂-Emissionen und Betriebskosten

Wie sich der Einsatz von Kältemitteln auf die direkten und indirekten CO₂-Emissionen der Kälteanlage auswirkt, zeigt sich im folgenden Beispiel, in dem ein klassischer Discounter auf 14 Jahre betrachtet wird. Ein durchschnittlicher Discounter hat einen Kältebedarf für Normalkühlung von 39 kW und benötigt zusätzlich 6 kW Tiefkühlleistung.

Um eine Anlage in ihrer Umweltverträglichkeit beurteilen zu können, müssen alle Emissionen betrachtet werden. Bei einer R744-Anlage, bei der mit geringen direkten Emissionen gerechnet werden kann, ist durch die erhöhte Leistungsaufnahme allerdings eine höhere indirekte Emission zu erwarten (auf 14 Jahre gerechnet sind dies 832 603 kg äquivalente CO₂-Emissionen). Besonders bei Anlagen mit dem Kältemittel CO₂ (R744) spielen die klimatischen Bedingungen eine wichtige Rolle. Der Einsatz dieser Anlagen bietet sich vor allem im Norden Europas an, da hier niedrigere Außentemperaturen vorherrschen.  Der jeweilige Stromverbrauch der Anlage spiegelt sich in den Betriebskosten wider (siehe Grafik): Es zeigt sich, dass bei einer Anlage mit dem  Kältemittel CO₂ (GWP 1) zwar keine direkten Emissionen verursacht werden, jedoch aufgrund des erhöhten Stromverbrauchs (hohe indirekte CO₂-Emissionen) mit höheren Betriebskosten zu rechnen ist.

Emissionssenkung durch Wärmerückgewinnung in Verbundanlagen

Moderne Systeme bieten aber viel mehr als nur die reine Kälteerzeugung. Ein besonderes Augenmerk gilt der Rückgewinnung der eingesetzten Energie und der Wärmeenergie, welche den Kühlstellen entzogen wird. Dabei werden nicht nur die Emissionen der Anlagen gesenkt, es kann sogar vollständig auf eine separate Heizungsanlage verzichtet werden. In einem Verbundkältesystem werden die Gewerbekälteerzeugung, die Wärmerückgewinnung, eine Wärmepumpe und die Klimaanlage in einem System inte­griert. Während der Sommermonate wird die nicht benötigte Wärme aus den Kühlstellen und der Verkaufsfläche an die Außenluft abgeführt. In den Übergangszeiten wird die Wärmeenergie aus den Kühlstellen über die Klimageräte direkt zur Beheizung der Verkaufsfläche genutzt.

In den Wintermonaten kann die Wärmepumpe der Außenluft effektiv Wärme entziehen und diese zusätzlich zur Abwärme als Heizenergie zuführen. Dazu bedarf es keiner komplexen Anlagenplanung, denn auf dem Markt sind bereits seriengefertigte Lösungen wie das „Daikin Conveni-Pack“ (www.daikin.de) verfügbar. Bei einer solchen Kombination der Anlagentechnik ergeben sich Einsparpotentiale bei den Betriebskosten und den CO₂-Emission von mehr als 30 %.

Kälteanlagen, die gleichzeitig auch die Verkaufsfläche klimatisieren, erreichen weit mehr als eine Reduzierung der Betriebskosten. Verbesserte klimatische Bedingungen auf der Verkaufsfläche sind nicht nur für das Personal angenehm, auch die Kundschaft fühlt sich wohler und die Verweildauer im Markt verlängert sich. Produkte, die im Sommer ausgelistet wurden, finden jetzt ganzjährig ihren Platz im Sortiment.