Innovationstreiber Energieeffizienz
Kältetechnik im Aufbruch
Wie sieht die Kältetechnik von morgen aus? Worin liegen in Zukunft die Herausforderungen für die Branche? Nach wie vor spielen die Themen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz die herausragende Rolle. Das wird sich auch in den kommenden Jahren nicht ändern.
In der Kältetechnik sind fortlaufende Innovationen von höchster Relevanz. Das hat mehrere Gründe: Zum einen müssen die Emissionen, die bei der Kälteerzeugung entstehen, weiterhin reduziert werden. Dank F-Gase-Verordnung und Ökodesign-Richtlinie sind die Anforderungen vom Gesetzgeber klar festgelegt. Es wird allerdings noch Jahre dauern, bis alle alten Geräte ausgetauscht sind. Zum anderen steigt der Bedarf an Kälte kontinuierlich: 16 % des Stromverbrauchs in Deutschland fließen in die Kälteerzeugung. Allein in den vergangenen elf Jahren ist der Energieverbrauch für kältetechnische Prozesse um 24 % angestiegen. Gleichzeitig sind die Kunden in zunehmendem Maße daran interessiert, Energie und damit Kosten zu sparen. Das heißt, wir brauchen Innovationen, die eine effiziente und nachhaltige Kälteerzeugung ermöglichen und dabei gleichzeitig den erhöhten Bedarf decken.
„Grüne Kälte“ punktet
Die Energiewende und das Bestreben nachhaltiger zu wirtschaften sind derzeit für viele Branchen Innovationstreiber – auch für die Kälteindustrie. ENGIE Refrigeration (www.engie-refrigeration.de) hat in den vergangenen Jahren immer mehr Kältemaschinen auf den Markt gebracht, die mit „grüner Kälte“ punkten, etwa den „Quantum G“, der mit dem umweltfreundlichen Kältemittel R1234ze betrieben wird und gleichzeitig überaus effizient ist. Auch der mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak befüllte „Amonum“ ist im Betrieb sehr wirtschaftlich und dabei zu 100 % klimaneutral.
Entscheidend: das Kältemittel
Das verwendete Kältemittel spielt eine entscheidende Rolle beim Thema Nachhaltigkeit. Wichtig ist dabei der GWP-Wert, also das Global Warming Potential, eines Kältemittels. Je niedriger dieser Wert ist, desto besser ist die Klimaverträglichkeit. Die Kältemittel, die ENGIE Refrigeration für seine Kältelösungen „Quantum G“ und „Amonum“ benutzt, haben beide einen sehr niedrigen GWP-Wert: Bei R1234ze liegt er unter 1, bei Ammoniak bei 0.
Energieeffizienz auch in Teillast
Neben dem Kältemittel ist die Energieeffizienz einer Kältemaschine wichtig. Das umweltfreundlichste Kältemittel nutzt wenig, wenn die Kältemaschine unverhältnismäßig viel Strom verbraucht. Besonders relevant ist die Effizienz im Teillastbetrieb. Denn aufgrund der schwankenden Außentemperaturen arbeiten Kältemaschinen nur wenige Stunden im Jahr unter Volllastbedingungen, jedoch sehr viele Stunden im Teillastbetrieb. Der „Quantum“ ist im Teillastbetrieb besonders effizient. Alle Berechnungen beweisen, dass sich dadurch die vergleichsweise hohen Investitionskosten für die Kältemaschine schnell amortisieren: nach etwa viereinhalb Jahren beim Einsatz zur Klimatisierung und bereits nach zwei Jahren bei der Prozesskühlung. Bei der Lebenszeit einer Kältemaschine von etwa 15 Jahren kann der Betreiber Betriebskosteneinsparungen erzielen, welche die Investitionskosten um ein Vielfaches übersteigen. Besonders zukunftsorientiert ist der luftgekühlte „Quantum A“ mit integrierter Freikühlung. Diese Kältemaschine kann im Teillastbetrieb bei niedrigen Außentemperaturen Kälteleistung bereitstellen, ohne dass der Verdichter in Betrieb ist. Die Freikühlmodule sind direkt in die Verflüssigermodule integriert und müssen so nicht als separate Einheit bereitgestellt werden – ein und derselbe Ventilator ermöglicht den Freikühl- und den normalen Kältemaschinenbetrieb. Der Betreiber spart Investitionskosten und Platz. Nicht zuletzt sinkt der Stromverbrauch drastisch.
Ein klarer Trend geht auch zu energieeffizienten Lösungen, die gleichzeitig Kälte und Wärme liefern können, zum Beispiel Kältemaschinen mit Doppelkondensatoren. Diese nutzen die Abwärme der Kälteerzeugung zur Wärmerückgewinnung, etwa um Brauchwasser zu erwärmen.
District Cooling
In den kommenden Jahren wird auch die zentralisierte Kälteerzeugung in Fern- bzw. Nahkältenetzen immer wichtiger werden; Stichwort District Cooling. Kältespeicher dienen hier zur Entlastung der Stromnetze und können auch die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung maßgeblich voranbringen. Durch diese Netze werden mehrere Verbraucher durch ein weit verzweigtes Rohrleitungssystem mit Kälteleistung versorgt, die in einer Kältezentrale erzeugt wird. Beim Verbraucher ist in der Regel lediglich eine Übergabestation installiert. Durch ihre hohe thermische Speicherkapazität können Fern- und Nahkältenetze besonders effizient in ein Smart Grid – ein intelligentes Stromnetz, welches das Zusammenspiel von Energieangebot und -nachfrage reguliert – integriert und dort betrieben werden.
Digitalisierung bestimmt die Zukunft
Neben Nachhaltigkeit und Energieeffizienz ist die Digitalisierung ein wichtiger Innovationstreiber: Auch die Kälteindustrie muss Schritt halten und mit Smart-Grid-Komponenten auf die Anforderungen des Marktes reagieren. Mit der Digitalisierung gehen zudem auch neue Einsatzmöglichkeiten für Kältemaschinen einher, etwa in immer größeren Rechenzentren.
