Chillventa Kälte- und Klimaanlagen mit natürlichen Kältemittel R 723+ NH³. Förderprogramm des Bundesumweltministeriums

Transkript

1 Chillventa 2010 Kälte- und Klimaanlagen mit natürlichen Kältemittel R 723+ NH³ Förderprogramm des Bundesumweltministeriums Anlagenkonzepte und Vorstellung ausgeführter Projekte

2 Burkhard Dunst Frigoteam GmbH Halle 1 Stand 440

3 Klimasituation, Notwendigkeit des Klimaschutzes ODP, GWP, TEWI Förderprogramm des BMU für gewerbliche Kälte- und Klimaanlagen Natürliche Kältemittel für Kälte- und Klimaanlagen Anlagenkonzepte mit natürlichen Kältemitteln Ausgeführte Projekte mit natürlichen Kältemitteln

4 Ziel aller Maßnahmen muss der Schutz unserer Atmosphäre sein

5 Das Gleichgewicht der Energieaufnahme und der Energieabgabe der Erde wird durch die imitierten Treibhausgase gestört

6 Treibhauseffekt? Was ist das eigentlich? Die synthetisch hergestellten Kältemittel besitzen im langwelligen Spektralbereich, etwa ab einer Wellenlänge von 1.5 µm (1 µm ist 1 Millionstel Meter), das Vermögen, die einfallende Strahlungsenergie der Sonne aufzunehmen und in die Bewegungsenergie ihrer Moleküle umzusetzen. Sie erwärmen sich also und geben dadurch - ihrer Temperatur und Konzentration entsprechend - wieder Strahlung in die Umgebung ab. Etwa die Hälfte davon ist nach unten gerichtet und erwärmt somit tiefere Luftschichten. In der Fachsprache hat sich für diesen Vorgang der Name Treibhauseffekt eingebürgert. Bis die Menschen die Konzentrationen der Treibhausgase zu beeinflussen begannen, sprach man von einem natürlichen Treibhauseffekt, der stark vom Wasserdampf abhängt. Der anthropogene, also von Menschen verursachte Treibhauseffekt ist die Verstärkung des natürlichen. Kürzlich wurde ein neues künstliches Gas entdeckt (NF3 - Stickstofftrifluorid) das in der Elektronikindustrie freigesetzt wird und etwa die fach höhere Wirkung als CO² auf den Treibhauseffekt hat. Die NF3-Konzentration hat sich während des vergangenen Jahrzehnts offenbar fast verhundertfacht.

7 Einsparpotential bei gewerblichen Kälte und Klimaanlagen Einleitung Der Gesamtenergieverbrauch von Kälte- und Klimaanlagen lag im Referenzjahr 1999 in Deutschland ca. bei 66 Mrd. KWh Das entspricht ca. 14% der insgesamt in Deutschland verbrauchten Elektroenergie Das größte Einsparpotenzial liegt bei individuell vom Kälteanlagenbauer gefertigten Einzelanlagen Schätzungen sprechen von einem Einsparpotential von 11 Mrd. KWh, das entspricht zwei fossil - thermischen Kraftwerken

8 Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland

9 Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland

10 Energieherstellung/Energieverbrauch in Deutschland Fast die Hälfte wird mit fossilen Brennstoffen erzeugt Dieser Energiemix ergibt die Berechnungsgrundlage für die TEWI Berechnung laut BAFA 0,62 KgCO2/KWh

11 ODP GWP TEWI ODP Das Ozone Depletion Potential einer Substanz gibt an, in welchem Maß sie sich ozonschädlich auswirkt. Dabei handelt es sich um eine relative Größe. Es dürfen nur noch Kältemittel mit einem ODP Wert von 0 eingesetzt werden. GWP Das Global Warming Potential einer Substanz erfasst, wie effektiv sie in der Atmosphäre Wärmestrahlung absorbiert und wie lange sie dort aktiv ist. Für CO2 ist der GWP Wert als Referenzgröße mit 1 festgelegt worden. TEWI Der Total Equivalent Warming Impact bezeichnet, wie viele Treibhausgase durch den Betrieb einer Kälte-Klimaanlage über gesamten Lebenszyklus in die Atmosphäre gelangt. Einbezogen werden die direkten und indirekten Treibhausbelastungen.

12 TEWI Berechnungsformel nach EN TEWI = [GWP x L x n] + GWP x m(1-a Rückgewinnung)] + (n x E x ß] GWP = Treibhauspotential des verwendeten Kältemittel bezogen auf die Referenzgröße CO2 L = Leckrate der Kälteanlage in Kilogramm pro Jahr n = Betriebsdauer der Kälteanlage in Jahren m = Kältemittelfüllmenge in Kilogramm a = Recyclingfaktor Kältemittelrückgewinnung E = Leistungsaufnahme der gesamten Kälteanlage in Kilowatt- Stunden pro Jahr ß = CO2 Emission in Kilogramm pro Kilowatt- Stunde (0,62Kg/KWh)

13 Förderprogramm des Bundesumweltministeriums für gewerbliche Kälte- und Klimaanlagen Bestands- oder Altanlagen Jahresenergieverbrauch mindestens KWh per Jahr Energieersparnis muss mindestens 35 % betragen Einsatz von Frequenzumrichter, elektronische Einspritzventile, Masterregelung Vorher muss ein Status Check durchgeführt werden, wird auch gefördert Basisförderung 15% der Investitionssumme, Bonusförderung 25% für die Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe Neuanlagen Jahresenergieverbrauch mindestens KWh pro Jahr, oder ,00 Euro Einsatz von ausschließlich natürlichen Kältemittel wie NH³, R 723,CO², Propan Einsatz von Frequenzumrichter, elektronische Einspritzventile, Masterregelung Basisförderung 25% der Investitionssumme, Bonusförderung 35% für die Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe Fördersumme ist gedeckelt bei max ,00 Euro

14

15 Übersicht der in der Kältetechnik verwendeten Kältemittel Synthetisch hergestellte Kältemittel HFCKW R 11 Klimaanlagen/Turboverdichter ODP= 1,00 GWP = 7100 R 12 Normalkühlung ODP= 1,00 GWP = 7100 R 502 Tiefkühlanwendungen ODP= 0,23 GWP = 4300 R 22 Klimaanwendungen ODP= 0,055 GWP = 1700 HFKW R 134a Normalkühlung ODP= 0 GWP = 1300 R 404A Normalkühlung/Tiefkühlung ODP= 0 GWP = 3780 R 407C Klimaanwendung ODP= 0 GWP = 1650 R 410A Klima/Normalkühlung ODP= 0 GWP = 1980 R 422D Ersatzkältemittel für R 22 ODP= 0 GWP = 2620 ODP = Ozonzerstörungspotential GWP = Treibhauspotential ( CO² als Referenzgröße = 1 )

16 Übersicht der in der Kältetechnik verwendeten Kältemittel Natürliche Kältemittel R 717 NH³ Normalkühlung Großanlagen ODP= 0 GWP = 0 R 723 NH³/DME Normalkühlung/Klima ODP= 0 GWP = 8 R 744 CO² Tiefkühlung, Wärmepumpen ODP= 0 GWP = 1 R 290 Propan Normalkühlung/Klima ODP= 0 GWP = 3 HFKW sind alle der Gefahrengruppe A1 zugeordnet Natürliche Kältemittel der Gefahrengruppe B2 oder A3, ( brennbar, toxisch, übel riechend, hohe Drücke)

17 Vergleich der GWP Werte

18 Anforderungen an das ideale Kältemittel

19 Anforderungen an das ideale Kältemittel

20 NH3 als Kältemittel für Kälte- und Klimaanlagen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, Hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 0 Niedriger Preis des Kältemittels Nachteile: Es gelten besondere Vorschriften und Aufstellungsbedingungen Aufwendiger Anlagenaufbau, Stahlrohre, Kühltürme, Abscheider usw. Toxisch

21 Anforderungen an Kälteanlagen mit dem Kältemittel NH3 unter 3000 Kg Füllmenge

22 Typischer Kältekreislauf mit NH3 mit Abscheider und überflutetem Verdampfer

23 R 723 die Alternative zu NH3 R 723 besteht zu 60% aus Ammoniak und zu 40% aus DME Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, ähnlich NH3 Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 8 Verdichtungsendtemperatur um K niedriger als NH3 Ölmischungslücke im normalen Einsatzbereich nicht vorhanden Dadurch ist eine Kältekreislauf mit Trockenexpansion möglich Nachteile: Es gelten die gleichen Vorschriften und Aufstellungsbedingungen wie bei NH3 Einsatz auf Hubkolbenverdichter beschränkt Klassifizierung noch nicht endgültig geklärt

24 Vergleich der Druckgastemperaturen 120 Temperatur [ C] R723 R717

25 Mischungslücke Öl und R R Temperatur [ C] R Konzentration [M% Oil]

26 Einsatzgrenzen für Bitzer Hubkolbenverdichter mit R 723

27 Fließbild Kaltsoleerzeuger mit R723 und luftgekühltem Verflüssiger

28 CO2 als Kältemittel für Kälteanlagen und Wärmepumpen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 1 Niedriger Preis des Kältemittels Nicht toxisch, keine Umweltschädigungen Direktverdampfungssysteme mit weit verzweigter Kupferrohrverlegung ist möglich (Tiefkühlanlagen ab to 30 C) Nachteile: Einschränkungen für Kälteanlagen durch hohe Drucklagen, bis 120 bar Aufwendiger Anlagenaufbau der Kälteerzeugung/ Kaskadensysteme Stillstandskühlung notwendig

29 CO2 Tiefkühlanlage Einzelaggregat unterkritische Betriebsweise mit Stillstandskühlung

30 CO2 Tiefkühlanlage Verbundanlage unterkritische Betriebsweise mit Stillstandskühlung

31 TK Verbundanlage als Kaskade ND Stufe CO2 HD Stufe R 723

32 Tiefkühl Kaskade CO2 / R 723 Kälteleistung 110 KW

33 Propan R 290 als Kältemittel für Kälteanlagen und Wärmepumpen Vorteile: Hohe volumetrische Kälteleistung, mittlere bis hohe COP Werte Umweltfreundlich ODP = 0 GWP = 3 Einfacher Kältekreislauf aus Kupferrohr, Trockenexpansion Nachteile: Brennbar, explosiv, besondere Sicherheitsvorschriften beachten Aufstellungsort der Kälteanlage möglichst im Freien Auf eine hohe Sauggasüberhitzung achten

34 Propan Kaltwassersatz mit luftgekühlten Verflüssiger Außenaufstellung

35 Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger

36 Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Warmsoleabtauung

37 Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Warmsoleabtauung und CO2 Tiefkühlanlage

38 Kaltwassersatz R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger und zusätzlicher Funktion freie Kühlung Serverraumkühlung Paderborn Kälteleistung 75 KW

39 Kaltsoleerzeuger R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung Metzgerei Häuslmeier Kirchdorf/Freising Kälteleistung 82 KW

40 Kaltwassersatz R 723 Anschluss an einen luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung Radiologie Alte Saline Bad Reichenhall Kälteleistung 110 KW

41 Kaltwassersatz R 723 mit luftgekühlten Verflüssiger und zusätzlicher Funktion freier Kühlung Schaltraumkühlung Heyl Mühle Bad Langensalza Kälteleistung 156 KW

42 Kaltsoleerzeuger R723 zum Anschluss an einen luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung + Gebäudebeheizung Obstkühlung Großmarkthalle München Kälteleistung 360 KW

43 CO2/R 723 Tiefkühlkaskade mit luftgekühlten Verflüssiger mit Wärmerückgewinnung zur Warmsoleabtauung 6 Stk. Tiefkühllagerräume Edeka Traunstein Kälteleistung 120 KW

44 Propan Kaltsoleerzeuger zum Anschluss an einen luftgekühlten Trockenkühler mit Wärmerückgewinnung Kühlräume Bäckerei Ziegler Schopfloch Kälteleistung 260 KW

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Halle 1 Stand