Fluorhaltige Treibhausgase Anwendung in der Analysen-, Bio- und Labortechnik

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1 Positionspapier Fluorhaltige Treibhausgase Anwendung in der Analysen-, Bio- und Labortechnik SPECTARIS-Fachverband Analysen-, Bio- und Labortechnik zum Vorschlag der Europäischen Kommission für eine Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates über fluorierte Treibhausgase Berlin, September 2013 Ansprechpartner: Dr. Tobias Weiler Geschäftsführer Fon +49 (0) Fax +49 (0) SPECTARIS. Deutscher Industrieverband für optische, medizinische und mechatronische Technologien e.v. Werderscher Markt 15, D Berlin

2 Auf einen Blick Die Hersteller aus der Analysen-, Bio- und Labortechnik unterstützen ausdrücklich das Ziel der Verordnung, die Verwendung fluorhaltiger Treibhausegase zu reduzieren. Dir Firmen arbeiten bereits an Lösungen, die auf natürlichen Kältemitteln basieren. Jedoch sind die vorgeschlagenen Regeln zu restriktiv an, da sie in vielen Fällen entsprechend dem Stand der Technik nicht umsetzbar sind. Für eine umwelt- und industriegerechte Ausgestaltung der Verordnung machen wir folgende Vorschläge: 1. Ausnahme für Kälteanwendungen im Tieftemperaturbereich 2. Anhebung Füllmenge für Serviceverbot und Anhebung GWP und Laufzeit bei hermetisch geschlossenen Systemen 3. Beibehaltung der Definition aus dem Jahr 2006 von hermetisch geschlossen 4. Vorbefüllung im Werk muss möglich sein 5. Weniger steiles Phase-Down für Kältemittel mit GWP < 2.500, bei kleinen Mengen und bei hermetisch geschlossenen Systemen 6. Ausnahme von Anwendungen im Bereich Medizin und IVD 7. Unbegrenzte Gültigkeit der Zertifikate 8. Verwendung TEWI bei Ermittlung der CO 2-Emissionen SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 2

3 Einführung SPECTARIS ist der Verband der Hightech-Industrie und vertritt u.a. Unternehmen aus dem Bereich Analysen-, Bio- und Labortechnik. Dazu gehören auch Hersteller von Laborgeräten nach der DIN Elektrische Laborgeräte - Laborthermostate und Laborbäder und nach der DIN EN Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte, die mit Kompressionskältemaschinen ausgestattet und damit von dieser Verordnung betroffen sind. Es handelt sich um innovative, überwiegend mittelständische Unternehmen. Wir unterstützen ausdrücklich das Ziel der geplanten Verordnung, die weltweiten Treibhausgase zu reduzieren, wozu auch Verwender fluorhaltiger Treibhausgase beitragen sollten. Unsere Mitgliedsunternehmen arbeiten bereits an Lösungen, die auf natürlichen Kältemitteln basieren. Allerdings sehen wir die in dem Kommissionsvorschlag gemachten Regeln als zu restriktiv an, da sie in vielen Fällen entsprechend dem Stand der Technik nicht umsetzbar sind. Zum einen stehen in vielen Fällen keine geeigneten Alternativkältemittel zur Verfügung. Vielmehr müssten die Firmen bei Einhaltung der geplanten Verordnung Lösungen in Betracht ziehen, die bei ganzheitlicher Betrachtung der CO 2-Bilanz (siehe auch TEWI, Punkt 8) durch schlechtere Wirkungsgrade kontraproduktiv im Sinne der Minderung von Treibhausgas-Emissionen sind. Um welche Produkte geht es? Zu nennen sind hier einerseits Laborthermostate, Spezialgeräte und Anlagen für die Temperierung von Flüssigkeiten in High-Tech-Anwendungen in Forschung, Labor- und Analysetechnik. Sie werden in der Entwicklung, im Technikumsmaßstab und im Produktionsprozess eingesetzt. Anwendungsfelder sind zum Beispiel die Medizin- und Halbleitertechnik (u.a. Kühlung von Wafern im Produktionsprozess) sowie die Pharmazie (u.a. Entwicklung von Medikamenten), Petrochemie oder die Temperierung von Anlagen in der Chemieindustrie. Laborthermostate werden auch weltweit zur Kühlung und Optimierung von u.a. exothermen Prozessen eingesetzt. Gekühlte Laborzentrifugen werden zur Zentrifugation sensibler Proben (beispielsweise Blut für eine Bluttransfusion, wobei eine stabile Temperatur (4 C) Voraussetzung ist, dass die Eiweiß-Bestandteile im Blut keinen Schaden nehmen) unter enger Einhaltung einstellbarer Temperaturen (-20 bis +40 ) gebraucht. Sie sind Standardausrüstung in praktisch jedem medizinischen, biologischen, biotechnischen, klinischen oder chemischen Labor. Bei Laborzentrifugen, Laborkühl- und -gefriergeräten werden üblicherweise in Abhängigkeit von den stärker anfallenden Wärmelasten hohe Kühlleistungen notwendig. Die Anforderungen an alle hier genannten Kälteanlagen sind damit explizit höher als bei herkömmlichen Kühlschrank- oder Klimagerätanwendungen. Wo kommen bei den Geräten Kältemittel zum Einsatz? In den genannten Geräten und Anlagen wird Kompressionskältetechnik verwendet. Es wird unterschieden zwischen einstufigen Kältegeräten für Minimaltemperaturen typischerweise um ca. -55 bis -30 C und zweistufigen Kältegeräten (Kaskaden, zwei Kältekreisläufe in Reihe geschaltet) für Minimaltemperaturen bis zu ca. -90 C. Die maximale Kälteleistung liegt je nach Gerät bzw. Anlage zwischen ca. 150 Watt und mehreren Hundert Kilowatt. Die Füllmengen belaufen sich von wenigen Gramm bis zu 100 kg. Die Füllmenge bei den Zentrifugen liegt bei ca. 50 g bis 1,5 kg. Typischerweise verwendete Kältemittel sind R134a, R404A, R23, R507A, R508A und R508B. SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 3

4 Die Komponenten der hier beschriebenen Geräte werden hart gelötet oder geschweißt und gelten als hermetisch dichte Anlagen gemäß der harmonsierten Norm DIN EN 378-1:2008 Kapitel ( Kälteanlagen und Wärmepumpen - Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen ). Der Aufbau erfolgt fachgerecht von zugelassenen Fachfirmen nach der Chemikalien-Klimaschutzverordnung (ChemKlimaschutzV), die die Verordnung (EG) 842/2006 auf deutscher Ebene ergänzt. Welche Probleme treten bei der Verwendung alternativer Kältemittel auf? Für den Einsatz in Thermostaten sind die derzeit möglichen F-Gase-freien Kältemittel entweder brennbar (z.b. Propan) oder nicht geeignet (z.b. CO 2, Ammoniak), um Temperaturen unterhalb -30 C zuverlässig zu erreichen. Zudem stehen einige Kunden bestimmter Anwendungen, z.b. in der Halbleiter- oder der Medizintechnik, dem Einsatz brennbarer Kältemittel immer noch skeptisch gegenüber. In den ersten Kältemaschinen wurden brennbare Kältemittel wie Propan oder Ammoniak (R717) auf Grund ihrer energetischen Vorteile eingesetzt. Unfälle mit brennbaren Kältemitteln waren damals nicht selten. Es wurden neue, nicht brennbare Kältemittel gesucht und gefunden. Sie gehören alle zur Gruppe der FCKW, H-FCK, FKW und H-FKW-Kältemittel. Zwar wird mit Isobutan (R 600a) seit ca. 20 Jahren ein brennbares Kältemittel in jedem Haushaltskühlschrank eingesetzt und moderne Großkälteanlagen werden heute ausschließlich mit Ammoniak betrieben. Die Anforderungen an die Betriebstechnik und die Betriebstemperaturen sind aber bei den oben benannten Anwendungen wesentlich anspruchsvoller als bei einem herkömmlichen Haushaltskühlschrank. Die Verwendung brennbarer Kältemittel ist bei Zentrifugen wegen der hohen kinetischen Energie ungleich schwieriger: Bei einem Rotorbruch in der Zentrifuge wird ein großer Teil der Kälteanlage mechanisch zerstört. Ausströmendes Kältemittel kann sich durch mechanischen Funkenschlag oder am elektrischen Antrieb entzünden. Die Produktnorm für Laborzentrifugen IEC verbietet die Verwendung brennbarer oder explosiver Materialien. Auch mögliche nicht brennbare oder nur gering brennbare Alternativkältemittel wie z.b. R1234yf (GWP < 150) kommen als Ersatz für die Kältemittel R404A, R507, etc. nicht in Frage, da für diese Kältemittel, die eine deutlich niedrigere volumetrische Kälteleistung haben, keine Geräte-Komponenten in ähnlicher Baugröße verfügbar sind. Zudem ist bei Verwendung alternativer Kältemittel zum Teil ein Anstieg des Geräte-Energieverbrauchs zu erwarten, wodurch kontraproduktiv deutlich größere indirekte CO 2- Emissionen verursacht werden würden (siehe auch Punkt 8 zur Verwendung eines alternativen Berechnungsverfahrens). Eine weitere denkbare Alternative wäre eine CO 2-Anlage. Hier sind spezielle Komponenten für die Kälteanlage (Kompressoren, Ventile, Verflüssiger) notwendig, die den höheren Drücken standhalten. Geeignete Kältekomponenten für High-Tech Anwendungen sind am Markt jedoch quasi nicht verfügbar, zumal Komponentenhersteller die Massenmärkte Klima und Lebensmittelkühlung vorrangig bedienen. Dazu kommt die geringere Energieeffizienz von CO 2 mit steigender Verdampfungstemperatur. Weitere Punkte sind die Notwendigkeit massiver Bauteillösungen, ein erhöhter Platzbedarf und größere Systemanforderungen in Anlehnung an die Druckgeräte-Richtlinie. Ein weiteres wirtschaftliches Problem, das durch den hohen Exportanteil die meisten der oben genannten Unternehmen in unserem Verband trifft, entsteht durch die Gefahrengutverordnung DGR: Laut der DGR (Dangerous Goods Regulation) der IATA (International Air Transport Association) ist nur der Transport von maximal 100 g brennbarem Kältemittel bei Versand per Luftfracht erlaubt. D.h. die Anlage müsste vor Ort befüllt werden, womit sich die in Punkt 4 (siehe unten) genannten Probleme ergeben. Ausgehend von dieser Basis stehen für uns acht Punkte im Mittelpunkt einer gleichzeitig umwelt- und industriegerechten Ausgestaltung der neuen Verordnung. SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 4

5 1. Ausnahme für Kälteanwendungen im Tieftemperaturbereich Wir unterstützen ausdrücklich die geplante Ausnahme für Kälteanwendungen im Tieftemperaturbereich, fordern jedoch, die Grenze auf -30 C anzuheben. Es ist anzunehmen, dass die zurzeit vorgesehene Grenze von -50 C mit Blick auf die Massenmärkte wie z.b. Klima- und Nahrungsmittelanwendungen und Wärmepumpen festgelegt wurde. Eine untere Grenze von -30 C ist jedoch ausreichend, um diese Massenmärkte von der Ausnahmeregelung auszuschließen. Ansonsten entsteht für High-Tech- Anwendungen eine Kältemittellücke zwischen -30 C und -50 C für Spezialgeräte. Für eine Anwendungstemperatur von kleiner -30 C stünden mit dem jetzigen Verordnungsentwurf ab 2020 nur noch natürliche Kältemittel zur Verfügung. Der Großteil davon (die Ausnahme bilden Wasser und CO 2 (R744)) ist brennbar, womit sich die im Abschnitt Welche Probleme treten bei der Verwendung alternativer Kältemittel auf? genannten Probleme ergeben. 2. Anhebung Füllmenge für Serviceverbot und Anhebung GWP und späterer Start des Serviceverbots bei hermetisch geschlossenen Systemen Die im Vorschlag vom 7. November 2012 in Artikel 11, Absatz 3 angegebene Höchstfüllmenge von 5 CO 2- Tonnen Kältemittel mit einem GWP größer bedeutet faktisch ein Verkaufsverbot für die deutschen Hersteller, da die Geräte über sehr lange Produktlebenszyklen verfügen und ohne die Möglichkeit zur Wartung und Instandhaltung von den Kunden nicht akzeptiert werden. Vielmehr würde das vorzeitige Ersetzen der Geräte erhebliche indirekte CO 2-Emissionen erzeugen, was kontraproduktiv im Sinne der Minderung der Treibhausgas-Emissionen wäre. In den Änderungsanträgen der Mitglieder des Europäischen Parlaments wurde vielfach eine Erhöhung der Mengengrenze auf 40 oder 50 CO 2-Tonnen gefordert. Diese Position unterstreichen wir ausdrücklich. Allerdings ist diese Erhöhung bei einer Beibehaltung der GWP-Grenze von wirkungslos, da ein Großteil der Kältemittel über den GWP schon verboten würde. Wir schlagen deswegen vor, den in Artikel 11 Absatz 3 angegebenen GWP bei hermetisch geschlossenen Systemen bis zum Jahr 2030 für Servicezwecke auf zu erhöhen. 3. Beibehaltung der Definition aus dem Jahr 2006 von hermetisch geschlossen Die bisherige Definition aus der Verordnung (EG) Nr. 842/2006 sollte unbedingt beibehalten werden. Sie entspricht inhaltlich im Wesentlichen der Definition aus der DIN EN 378-1:2008 Kapitel 3.1.8, die für den Großteil der von der Verordnung betroffenen Hersteller gilt und damit eine große Akzeptanz besitzt. 4. Vorbefüllung im Werk muss möglich sein Vor Befüllung mit Kältemittel müssen die Geräte und Anlagen in einem aufwändigen Prozess evakuiert werden. Darf die Befüllung erst beim Kunden stattfinden, müssen die Geräte zunächst evakuiert und dann für den Transport mit einem inertem Gas (bspw. Stickstoff) befüllt werden. Beim Kunden muss zunächst wieder evakuiert werden, erst dann kann die Befüllung mit Kältemittel stattfinden. Die Befüllung erfolgt mit speziellen Anlagen (insbesondere bei kleinen Mengen ist eine Befüllung ohne genaue Befüllanlage nicht möglich. Solche Füllanlagen sind stationär bzw. nicht für den Service Einsatz vor Ort geeignet. Bei großen Mengen steigt das Sicherheitsrisiko) von ausgebildeten Spezialkräften (Mechatroniker für Kältetechnik) und kann inkl. Evakuierung bis zu 36 Stunden dauern. Hersteller kommen nicht umhin, fertig gestellte Anlagen im Werk in Betrieb zu nehmen bzw. zu prüfen. Dazu werden die Anlagen im Werk bestimmungsgemäß gefüllt. Hersteller von Spezialgeräten mit SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 5

6 komplexen Kältesystemen sind bei der Inbetriebnahme darauf angewiesen reines, neues Kältemittel zu verwenden. Nach einer Inbetriebnahme enthält ein Kältemittel jedoch Verunreinigungen, die eine erneute Verwendung als Kältemittel in Spezialgeräten ausschließen. Das Prüfkältemittel ist anschließend also zu entsorgen. Die bei der Herstellung und Entsorgung des Prüfkältemittels entstehenden CO 2-äquivalenten Emissionen wurden noch nicht berücksichtigt und sind der Auflage aus Artikel 12 zusätzlich anzurechnen. Die Firmen liefern große Stückzahlen steckerfertiger Geräte an Kunden deutschlandweit. Sowohl personalseitig als auch seitens der Befüllungsanlagen ist eine Befüllung beim Kunden nicht zu leisten. Ausgehend von einer durchschnittlichen Exportquote von 55 % und Lieferung in nahezu alle Länder der Welt potenziert sich die logistische Herausforderung immens. Zudem entstehen beim Transport der mit Kältemittel bereits gefüllten Geräte mit hermetisch geschlossenen Systemen üblicherweise keine Undichtigkeiten. Artikel 12 trägt damit in keinster Weise zu mehr Sicherheit oder der Reduktion von Treibhausgasen bei. Im Gegenteil: Durch die Vielzahl notwendiger Vor-Ort-Serviceeinsätze sowie die Herstellung und Entsorgung von Prüfkältemittel würden zahlreiche neue CO 2-Emissionen entstehen. 5. Weniger steiles Phase-Down für Kältemittel mit GWP < 2.500, bei kleinen Mengen und bei hermetisch geschlossenen Systemen Ein Phase-Down beschränkt nicht nur die von den Herstellern verwendbaren Mengen, sondern wird sich auch auf die (steigende) Nachfrage an (in der Verfügbarkeit sinkenden) Kältemittel auswirken. Wie oben geschildert sind in vielen Fällen ad hoc keine alternativen Kältemittel verfügbar. Ein weniger steiles Phase- Down für Kältemittel mit einem GWP kleiner gibt den Herstellern mehr Spielraum, alternative Kältemittel zu finden. Für Anwender nur geringer Mengen von Kältemitteln sollte ebenfalls ein weniger steiles Phase-Down ermöglicht werden. Eine sinnvolle Regelung wäre, für Verwendung von bis zu 5 CO 2-Tonnen das Phase- Down abzuflachen. Darüber hinaus sollte das Phase-Down für hermetisch geschlossene Systeme abgeflacht werden, da der Austritt der fluorhaltigen Treibhausgase innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Leckageraten sehr gering ist. 6. Ausnahme von Anwendungen im Bereich Medizin und IVD Wir unterstützen voll und ganz die in den Änderungsanträgen 249 und 266 des EP-Umweltausschusses gemachten Vorschläge: Zur Gewährleistung einer sicheren und wirksamen medizinischen Grundversorgung müssen kritische Anwendungen im medizinischen Bereich auch mit fluorierten Treibhausgasen aufrechterhalten werden, wenn keine geeigneten Alternativen verfügbar sind. Eine eindeutige Ausnahmeregelung für medizinische Anwendungen stellt die Verfügbarkeit für diese wichtige Nutzung sicher. Ebenfalls ausgenommen werden sollten aus den gleichen Gründen Anwendungen im Bereich der In-Vitro-Diagnostik. 7. Gültigkeit der Zertifikate In Deutschland bestehen sehr hohe Anforderungen an die Ausbildung wie z.b. die dreieinhalbjährige Ausbildung zum Mechatroniker der Kältetechnik. Unsere Unternehmen sind zertifizierte Betriebe im Sinne der ChemKlimaschutzV. Wir fordern deswegen, abweichend vom Artikel 8 Absatz 5, eine unbegrenzte Gültigkeit der Zertifikate, wenn die im 5 der ChemKlimaschutzV genannten Anforderungen erfüllt sind. SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 6

7 8. Verwendung TEWI bei Ermittlung der CO 2-Emissionen Für die nachfolgende Diskussion schlagen wir vor, das Verfahren TEWI (Total Equivalent Warming Impact) aus der DIN EN 378-1, Anhang B zur Ermittlung von CO 2-Emissionen in der Verordnung zu berücksichtigen. Dabei werden sowohl der direkte Beitrag der Kältemittelemissionen in die Atmosphäre als auch der indirekte Beitrag der Kohlendioxid- und anderer Gasemissionen (verursacht durch die Erzeugung der für den Betrieb der Kälteanlage benötigten Energie während ihrer Lebensdauer) einbezogen. Der CO 2-Emissionsanteil durch den Energieverbrauch (indirekter Anteil) kann hierbei in Abhängigkeit von der Kühlanwendung um ein Vielfaches höher ausfallen als der Anteil durch Kältemittelemissionen. Diese Methode zeigt auf, das bei Verwendung von Kältemitteln GWP > 2500 die Gesamt-CO 2-Emission (direkt und indirekter Beitrag) eines Kältegerätes deutlich geringer ausfallen kann als bei vergleichbaren Geräten mit Kältemitteln GWP < Bei der Betrachtung Reduzierung von CO 2-Emissionen könnte also der anfallende Energieverbrauch von den gekühlten Geräten betrachtet oder vielleicht sogar klassifiziert werden. Der ausschließliche Bezug auf CO 2-Äquivalente von eingesetzten Kältemitteln ist ein Hinweis darauf, dass die F-Gase-Verordnung unvollständig ist und in ihrer derzeitigen Ausgestaltung die gesteckten Ziele nicht sicher erreichen kann. SPECTARIS-Positionspapier September 2013 Seite 7