Kältemittel/Kälteanlagen Generationenwechsel in Sachen Prozesskälte: Hat Ammoniak ausgedient?

Autor / Redakteur: Andreas Stach* / Dominik Stephan

HFO (Hydrofluor-Olefin) oder Ammoniak: Welche Prozesskühlsysteme haben die Nase vorne? – Ammoniak statt FCKW: Was lange eine Selbstverständlichkeit schien, wird angesichts wiederholter Zwischenfälle zunehmend in Frage gestellt. Läuten die neuen synthetischen Fluor­olefinwasserstoffe ein Umdenken ein?

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Ist das Ende der Ammoniak-Zeit gekommen? Alternative Kältemittel wie R1234ze 
rütteln am Thron des Platzhirschen.
Ist das Ende der Ammoniak-Zeit gekommen? Alternative Kältemittel wie R1234ze 
rütteln am Thron des Platzhirschen.
(Bild: © malaha.art; Alexey Kljatov - adobe.stock.com; [M] EHaselmann)

Für die Industrie ist die Bedeutung leistungsstarker, energieeffizienter und nachhaltiger Prozesskühllösungen nichts Neues: Unternehmen müssen die steigenden Kosten und Energieemissionen der Anlagen ausgleichen und gleichzeitig die Produktqualität und Prozesseffizienz aufrechterhalten. Das lenkt die Aufmerksamkeit auf neue Verfahren und Techniken, die es Unternehmen ermöglichen, ihre Kosten einzudämmen, ohne bei anderen kritischen Faktoren Kompromisse einzugehen. Einer der Trends ist die Abkehr von Kühlsystemen auf Ammoniakbasis (NH3).

NH3 war aufgrund seiner Kühlfähigkeiten und seines geringen Treibhauspotenzials (GWP) in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung weit verbreitet. Doch wiederholte Zwischenfälle mit Leckagen, die die Gesundheit der Arbeiter gefährden und eine potenzielle Verunreinigung der Endprodukte und der Umwelt verursachen, haben eine Diskussion über das Für und Wider von Ammoniak ausgelöst.

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Da die Toxizität des Gases schon bei geringen Leckagen zu ernsten Gesundheitsrisiken führt, hat die Prozesskühlindustrie mit erheblichen technologischen Verbesserungen reagiert, um Herstellern eine Alternative zu ammoniakbasierten Systemen zu bieten – ohne Risiken, mit besserer Eeffizienz und geringeren Betriebskosten.

Dabei stellen Prozesskühlsysteme mit HFO-Kältemitteln (Hydrofluor-Olefin) eine sicherere und energieeffizientere Option mit geringen Umweltauswirkungen dar. Betrachtet man die beiden Alternativen, gibt es sechs Hauptkriterien für den Vergleich zwischen einem System mit einem HFO-Kältemittel wie etwa R1234ze und einer Lösung auf Ammoniakbasis:

  • Treibhauspotenzial: R1234ze hat ein GWP von nahe Null, was bedeutet, dass es einen geringeren Einfluss auf die globale Erwärmung hat als CO2. Ammoniak hat ein GWP von 0. Allerdings übertreffen Kältemaschinen mit R1234ze die Leistung von Ammoniak um bis zu 25 %.
  • Anfangskosten: Die Kosten eines Ammoniaksystems ergeben sich aus dem Zeitaufwand für das Design, den Edelstahlrohren, die dem korrosiven Ammoniak standhalten müssen, und schließlich aus speziellen Geräten, die zur Überwachung benötigt werden.
  • Toxizität: R1234ze ist ein nicht korrosiver Stoff mit sehr geringer Toxizität und leichter Entflammbarkeit.
  • Wartung: Aufgrund seiner toxischen Eigenschaften müssen Betriebsleiter und Techniker beim Umgang mit Ammoniak oder bei der Durchführung von Wartungsarbeiten an Ammoniaksystemen sehr strenge Sicherheitsvorkehrungen treffen und die Risiken für Menschen und die Umgebung vorhersehen und beherrschen. Auf einem System mit R1234ze kann die Wartung hingegen mit begrenzten Risiken durchgeführt werden.
  • Vorlaufzeit: Standardisierte Produkte mit standardisierten Komponenten ermöglichen kürzere Vorlaufzeiten und schnellere Lieferungen, sodass das passende System mit R1234ze kurzfristig geliefert werden kann. Nicht standardisierte Produkte wie Systeme auf Ammoniakbasis brauchen mehr Zeit für Entwicklung und Herstellung.
  • Leistung: Standardisierte Produkte wie Kaltwassersätze mit R1234ze wurden strengen F&E-Verfahren unterzogen, um die bestmögliche Leistung und Effizienz zu bieten. Durch die Standardisierung können die Einheiten von Dritten getestet und zertifiziert werden.

Moderne Sys­teme mit R1234ze, die gezielt auf Prozessanwendungen ausgelegt sind, können mitunter deutliche Vorteile gegenüber ammoniakbasierten Systemen aufweisen. Bei der Spezifikation ihrer Prozesskühlanlagen sollten die Hersteller alle auf dem Markt verfügbaren Optionen prüfen, um sicherzustellen, dass sie in den kommenden Jahren in vollem Umfang profitieren können. ●

* * Der Autor ist Bereichsleiter ICS Cool Energy DACH.

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