Seit die Politik bei der Energiewende auf Wärmepumpen schwört, wird die Technik kritisch unter die Lupe genommen. Aktuell verunsichern vor allem Meldungen über das Verbot treibhausgiftiger, synthetischer Kältemittel die Interessenten. Jetzt ist Aufklärung gefragt.
Seit Anfang 2023 belohnt der Gesetzgeber Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel. Zusätzlich zum BAFA-Basiszuschuss gibt es beim Heizungstausch von der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) dafür fünf Prozent obendrauf. Der verstärkte Anreiz hat seine Berechtigung.
Denn gemäß der EU-F-Gas-Verordnung sollen die Emissionen durch teilfluorierte Treibhausgase schrittweise gesenkt werden. Die noch verwendeten, synthetischen Kältemittel sollen bis zum Jahr 2050 um 80 bis 95 Prozent reduziert, die Verfügbarkeit und Nachfrage reguliert sowie die Emissionen kontrolliert werden.
Das erfolgt in drei Schritten:
- Phase down: In Verkehr gebrachte synthetische Kältemittel und am Markt verfügbare Mengen werden schrittweise verringert.
- Verbote werden erlassen, wenn klimafreundliche Kältemittel-Alternativen verwendet oder vertrieben werden.
- Verschärfen der Betreiberpflichten: Regelungen zu Dichtheitsprüfungen, zur Zertifizierung und Entsorgung werden erweitert.
Treibhauspotenzial (GWP): So niedrig wie möglich
Kältemittel können Umweltenergie aufnehmen und erwärmen. Durch den niedrigen Siedepunkt transformieren sie auch bei geringer Umgebungstemperatur schnell vom flüssigen in einen gasförmigen Zustand. In einer Wärmepumpe fördert ein stromgetriebener Kompressor das Verdichten, was die Temperatur nochmals erhöht. In einem Kondensator wird das Kältemittel danach wieder verflüssigt. Die freigegebene Wärme gelangt in das Heizungssystem der Wärmepumpe. Durch die thermodynamischen Eigenschaften der Kältemittel entsteht ein effizienter Kreislauf.
Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential – GWP) der Kältemittel sollte dabei so niedrig wie möglich sein. Verglichen wird mit dem CO2-Wert 1: Liegt der GWP zum Beispiel bei 1.000, wirkt sich das Kältemittel 1.000-mal schädlicher auf die Ozonschicht aus als CO2. Je höher der GWP-Wert, desto klimaschädlicher die Substanz. Seit 2020 darf der GWP-Wert eines Kältemittels maximal 2.500 betragen. Das Befüllen von Bestandsanlagen mit Kältemitteln, die einen höheren Wert aufweisen, ist generell verboten. Dies betrifft etwa das Kältemittel R404A. Ab 2025 wird die gesetzliche Höchstgrenze bei 750 liegen.
Beste Leistung: Propangas gilt als Favorit
Zur F-Gase-Verordnung kommt das PFAS-Beschränkungsverfahren im Rahmen der EU-Chemikalienverordnung REACH dazu. Auch das wird den Einsatz fluorhaltiger Kältemittel bei Wärmepumpen künftig erschweren oder unmöglich machen. Die Hersteller müssen also umweltfreundliche Alternativen anbieten.
Noch liegt Propan (R290) im Ranking vorn. Neben dem äußerst niedrigen GWP-Wert 3, lassen sich mit dem Gas hohe Vorlauftemperaturen bis 70 Grad Celsius erreichen. Sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen sorgt zudem ein hoher EER-Wert (Energy Efficiency Rating) für beste Leistung. Der Nachteil: Propangas ist brennbar und unterliegt speziellen Forderungen am Aufstellungsort. Diese sind im Außenbereich weitaus geringer als in einem speziellen Maschinenraum eines Gebäudes. Deshalb sollten nur ausgebildete Monteure die fachgerechte Installation und Entsorgung einer Wärmepumpe vornehmen. Dazu ist ein spezieller "Kälteschein" erforderlich.
In der EU werden die Vorschriften für das Entsorgen fluorierter Treibhausgase in folgende Bereiche unterteilt:
- Rückgewinnung: Regelungen zur Entnahme und Lagerung fluorierter Treibhausgase zum Beispiel aus Behältern.
- Recycling von Kältemitteln: Wiederverwendung von fluorierten Treibhausgasen nach einer Reinigung.
- Aufarbeitung: Mithilfe einer bestimmten Behandlung ist das gebrauchte F-Gas einem ungebrauchten gleichwertig.
Kältemittel: Wärmepumpen-Hersteller rüsten um
Bei der Wahl umweltfreundlicher Lösungen gehen die Meinungen weit auseinander und verunsichern die Wohnungswirtschaft. Bis Anfang der 1990er Jahre galten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) allgemein als bevorzugtes Kältemittel. Da dieses Treibhausgas die Ozonschicht schädigt, wurde es 1995 verboten. Clemens Dankwerth, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und sein Forscherteam untersuchen in Freiburg, wie sich Propan (R290) auf die Effizienz einer Wärmepumpe auswirkt. Das farb- und geruchslose Gas ist klimaschonend.
"Zudem werden für die Kühlung nicht mehr Füllmengen als für einen Campingkocher benötigt", berichtet Dankwerth. Die Industrie engagiere sich sehr dafür, moderne Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln für den Außen- und Innenbereich zu entwickeln – viele Hersteller böten bereits Modelle an, die mit R290 gekühlt werden, so der Experte. Der Wirkungsgrad und die thermodynamischen Eigenschaften machten es zur Alternative zum herkömmlichen synthetischen Kältemittel.
Zudem ist Propan nicht von der EU-F-Gase-Verordnung betroffen. Die trat am 2014 in Kraft mit dem Ziel, die Menge der Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) zu begrenzen und die Emission von fluorierten Treibhausgasen zu verringern. Durch die "Phase-Down" mit Beschränkungen bis hin zu Verboten kommt es bereits zu einer spürbaren Verknappung gängiger Kältemittel mit hohen GWP-Werten, was teils drastische Preiserhöhungen zur Folge hat. Gleichzeitig ebnen diese Entwicklungen den Weg für klimafreundliche Lösungen im Bereich der Kälte- und Klimatechnik. Dazu zählen neben dem Propangas auch Ammoniak, Butan und Kohlendioxid (CO2-Lösungen) sowie Wasser und Luft.
Bestwerte garantiert: Innovative Wärmepumpen
Viele Hersteller reagieren auf die neuen gesetzlichen Vorgaben, indem sie zunehmend Wärmepumpen mit Propan anbieten. Bei der Wolf GmbH Mainburg etwa bewährt sich seit fünf Jahren das Modell CHA-Monoblock, dessen Kühlung mit R290 betrieben wird. Es kommt ohne per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS) aus.
Die Ait-deutschland GmbH, ein Teil der Nibe Group, sieht sich als einer der führenden europäischen Anbieter nachhaltiger Energielösungen. Das Unternehmen präsentiert aktuell zwei innovative Wärmepumpen: Die neuen Hochtemperatur-Modelle "Hybrox" der Ait-Marke Alpha Innotec sowie "Helox" der Ait-Marke Novelan, die beide jeweils Propan verwenden.
Wie Edgar Timm, Director R&D bei der Ait-Group erklärt, flossen in diese Neuheiten "jahrzehntelange Erfahrung in der Wärmepumpentechnik sowie Propan als natürlichem Kältemittel" ein. Die bewährte Invertertechnologie garantiert, laut Timm, Bestwerte bei der Effizienz sowohl im Heiz-, als auch im Kühlbetrieb. Mit Vorlauftemperaturen von mehr als 70 Grad Celsius und einer Heizleistung bis acht Kilowatt eignen sich die Pumpen, laut Hersteller, insbesondere für den Einsatz im Altbau.
Geeignet für Bestandssanierung in Quartieren
Auch die Firma Vaillant optimiert ihre Wärmepumpen mit dem natürlichen R290. Auch bei geringen Außentemperaturen sorgt die Luft-Wasser-Wärmepumpe "aroTHERM" plus für eine Vorlauftemperatur von bis zu 75 Grad Celsius, was sich beim Sanieren von Bestandsgebäuden auszahlt. Jedes Bauteil wurde zudem schallreduziert. Das macht die Wärmepumpe rundum einsetzbar, auch in Quartieren mit älteren Reihenhäusern und minimalen Gebäudeabständen. Außerdem lässt sie sich mit einer Photovoltaikanlage oder einem Wärmepumpen-Wassererwärmer kombinieren.
Das Unternehmen Viessmann stellt sich ebenfalls den neuen Herausforderungen und produziert umweltfreundliche Vitocal Propan-Wärmepumpen. Auch Bosch stellt klimaschonende Alternativen her. Die Luft-Wasser-Wärmepumpen "Compress 5800i AW" und "Compress 6800i AW" werden mit R290 betrieben und sind, laut Konzern, zukunftssicher, vollelektrisch und leiser denn je.
Stiebel Eltron wiederum sieht in modernen synthetischen Kältemitteln mit geringem GWP-Wert, wie R454C (GWP unter 150), eine mögliche Übergangslösung, um das Treibhauspotenzial zu senken. "Unsere neuen Wärmepumpen arbeiten mit dem Kältemittel, das in allen Kategorien sehr gut abschneidet", sagt Frank Jahns, Geschäftsführer des Vertriebs Deutschland. "Der Schutz von Menschenleben und Sachwerten hat für uns oberste Priorität. Hochbrennbare oder toxische Kältemittel kamen und kommen für uns nicht in Frage", so seine Argumentation gegen Propangas.
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