CO2-Kältemittel: Antworten auf Ihre Fragen
Jörn Stiegelmeier, Leiter Technologie und Entwicklung bei ENGIE Refrigeration beantwortet häufige Fragen zum Kältemittel CO2.
Was zeichnet CO2 als Kältemittel besonders aus?
CO2 ist ein natürliches Kältemittel, das sich für den effizienten Betrieb von Wärme- und Kältespeichern besonders gut eignet. Es ist besonders unbedenklich im Gebrauch: Klassifiziert ist CO2 – technische Bezeichnung R-744 – in der Sicherheitsgruppe A1, da es weder giftig noch entflammbar ist. Zudem ist CO2 sehr gut verfügbar und somit günstig zu beschaffen und hat mit einem GWP – das ist das Global Warming Potential – von 1 keine schädlichen Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. CO2 hat also viele praktische und grundsätzliche Qualitäten.
Wo kommt CO2 derzeit zum Einsatz?
Heute bereits Standard sind subkritische Systeme im Bereich der Tiefkühlung mit CO2; häufig kommen diese zum Beispiel bei der Lebensmittelkühlung und -lagerung zum Einsatz.
Wie wird sich die Anwendung von CO2 künftig entwickeln?
Die zweite grundsätzliche Betriebsweise für die CO2-Technologie sind überkritische Anwendungen, das heißt bei höheren Temperaturen. Für das Kältemittel CO2 sind diese jedoch ein relativ neues Anwendungsfeld. Hierbei lassen sich etwa Wärmepumpen realisieren, welche in ihrem jeweiligen Temperaturbereich von bis zu 110° C im Vergleich zu anderen Systemen hocheffizient sind. Grundsätzlich zeichnet sich ein langfristiger Trend zu natürlichen Kältemitteln ab.
Für welche konkreten Fälle eignet sich CO2?
Da mit CO2 sehr hohe Wärmeträgertemperaturen erreichbar sind, eignet es sich insbesondere für den Einsatz im Heizungsbereich, bei der Wärmeversorgung in kommunalen und industriellen Wärmenetzen sowie in der Trocknungstechnik, etwa in Lackieranlagen der Automobilindustrie. Prädestiniert ist die CO2 -Technologie zudem für alle Anwendungen, die zugleich Wärme- und Kälteleistung benötigen – zum Beispiel in einem klimatisierten Hotel mit Schwimmbad und Sauna. Dieses breite Anwendungsspektrum ist neben dem niedrigen GWP einer der Hauptvorteile.
Wie findet ein Betreiber das beste Kältemittel?
Grundsätzlich kann das Kältemittel CO2 nicht für jede Anwendung eingesetzt werden. Daher ist es für Betreiber empfehlenswert, mit Experten wie ENGIE Refrigeration zusammenzuarbeiten. Die Spezialisten von ENGIE verfügen über jede Menge Erfahrung und Know-how. Sie können entscheiden, in welchen Fällen CO2 seine Vorteile ausspielen kann und bei welchen Anwendungen ein alternatives Kältemittel besser funktioniert.
Was ist der Unterschied zwischen subkritischem (auch: unterkritischem) und transkritischem (auch: überkritischem) Betrieb?
Subkritischer Betrieb bedeutet, dass der Betrieb unterhalb des kritischen Punkts erfolgt. Transkritisch bedeutet, dass im Betrieb der kritische Punkt überschritten wird. Der kritische Punkt ist eine thermodynamische Eigenschaft und variiert je nach Art des Kältemittels. Bei CO2 liegt der kritische Punkt bei einer Temperatur von ca. 31° C. Unterhalb dieser Temperatur (d. h. subkritischer Betrieb) läuft der übliche Kaltdampfprozess mit Verdampfung und Verflüssigung ab. Oberhalb der kritischen Temperatur von 31° C ist eine Verflüssigung des CO2 nicht mehr möglich. Anstelle eines Verflüssigers im Standardprozess besitzt der überkritische Prozess einen Gaskühler. Der Gaskühler einer CO2-Wärmepumpe wird vom Wärmeträger durchströmt. Da hier keine Verflüssigung erfolgt, sind hohe Temperaturspreizungen auf der Wärmeträgerseite zu bevorzugen (zum Beispiel bei Erwärmung von Wasser: 40 auf 90° C).
Zur Person Jörn Stiegelmeier:
Jörn Stiegelmeier verfügt über langjährige Expertise in der Kälte- und Wärmetechnik. Der Elektroingenieur ist seit über zehn Jahren in der Kältebranche tätig, unter anderem acht Jahre lang in leitender Funktion bei der BorgWarner Cooling Systems GmbH in Markdorf.
Seit 2015 verantwortet Jörn Stiegelmeier den Bereich Technologie und Entwicklung bei der ENGIE Refrigeration GmbH in Lindau am Bodensee. Berufsbegleitend absolvierte der 46-Jährige das MBA-Studium in General Management an der Lake Constance Business School. Zudem steht er seit 2017 dem Kältetechnik-Gremium des BTGA – Bundesverband Technische Gebäudeausrüstung e. V. vor.
Jörn Stiegelmeier ist Verfasser mehrerer Beiträge für nationale und internationale Fachzeitschriften und tritt regelmäßig als Referent bei Branchenveranstaltungen wie den Effizienz-Foren von der ENGIE Refrigeration GmbH und der Condair GmbH auf.
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