Kältemittel CO2 auf dem Vormarsch
CO2 wird neu entdeckt
CO2 gilt – im Vergleich zu künstlich produzierten Kältemitteln – aufgrund seines geringen Treibhauspotentials als besonders umweltfreundlich. Kohlendioxid wird bereits seit 1850 als Kältemittel eingesetzt und hat eine lange Tradition in der Kältetechnik. Stärkeres Umweltbewusstsein – und damit einhergehend der schonende Umgang mit natürlichen Ressourcen und Schutz des natürlichen Lebensraums – haben zur Wiederentdeckung der positiven Eigenschaften sogenannter „natürlicher Kältemittel“ geführt: So werden auch die umfangreichen Vorteile von CO2 im Anlagenbetrieb neu entdeckt.
Kosteneinsparung bei Beschaffung und Entsorgung
Für CO2-Anlagen können vom Volumen her kleinere Kälteanlagenkomponenten eingesetzt werden. Diese Komponenten haben einen geringen Beschaffungspreis und sind sehr gut am Markt verfügbar. Da CO2 als natürliches Kältemittel umweltverträglich ist, sind Entsorgung und Rückgewinnung gesetzlich nicht vorgeschrieben.
Erhöhte Anlageneffizienz durch CO2
CO2 besitzt sehr positive Eigenschaften für die Kältetechnik, die sich optimal nutzen lassen für eine Steigerung der Effizienz der Kälteanlage:
- Hohe volumenstrombezogene Kälteleistung (5- bis 7-mal höher als Ammoniak) und folglich kleine Verdichterhubvolumen und Rohrleitungsquerschnitte
- Hohe theoretische Kälteleistungszahl (COP) bei Verflüssigungstemperaturen, die unter der kritischen Temperatur von CO2 liegen
- Niedrige Viskosität und daraus resultierend geringe Druckverluste, die nur zu kleinen Temperaturabfällen im Wärmeaustauscher führen
- Niedrige Druckverhältnisse zwischen Niederdruck- und Hochdruckstufe der Kälteanlage und somit sehr hohe Verdichtergütegrade
- Hohe Wärmeübergangszahlen bei Verdampfung und Verflüssigung (bis zu 60 % besser als bei HFKW)
- Gute Materialverträglichkeit mit gängigen Materialien und Kältemaschinenölen
Einige wichtige Eigenschaften von CO2 im Überblick:
Umweltverträglichkeit und physikalische Eigenschaften:
- Sehr niedriges Treibhauspotential (GWP = 1)
- Kein Ozonabbaupotential (ODP)
- Umweltverträglich und sicherheitsrelevant
- In geringen Konzentrationen ungiftig
- Nicht brennbar (CO2 wird als Feuerlöschmittel verwendet)
- Schwerer als Luft
- Tripelpunkt bei 5,18 bar und -56,6 °C
- Niedrige kritische Temperatur bei 31,05 °C
Historischer Überblick
| 1866/69 | Verwendung als Trockeneis |
| 1877 | Verflüssigung von CO2 und Beginn der Nutzung als technisches Gas |
| 1881/90 | Konstruktion und Bau von ersten Kälteanlagen mit CO2 |
| 1887- 1890 | Starke Entwicklung von Kältemaschinen, insbesondere in England |
| 1895 | Erste Dampftafel von MOLLIER |
| 1904 | Erstes Druck-Enthalpie-Diagramm von MOLLIER |
| 1929 | Detailliertes p,h-Diagramm mit fester Phase: PLANK, KUPRIANOFF |
| 1932 | Kaskadenanlagen NH3-CO2 für Temperaturen bis -50 °C |
| 1950 | 60% aller Schiffskälteanlagen mit CO2 sowie je 10 % der Kleinkälte- und Großkälteanlagen |
| 1960- 1965 | Einsatz von CO2 geht stark zurück |
| 1989- 1993 | Wiederentdeckung und erste Vorschläge zur Anlagengestaltung |
