REFLECT#01 IMPULSE by ENGIE REFRIGERATION - CO2-HOCHTEMPERATUR-WÄRMEPUMPEN
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CO2-HOCHTEMPERATUR-
WÄRMEPUMPEN
NACHHALTIG & EFFIZIENT
DAS KÄLTEMAGAZIN DER
ENGIE REFRIGERATION GMBH
REFLECT
IMPULSE
#01
2018
by ENGIE REFRIGERATION
Mit intelligent eingesetzten Wärmepumpen lässt sich die Kälte- und Wärmeerzeugung in Anwendungsfällen aller Art auf ein neues Effizienzniveau heben. ENGIE Refrigeration hat neben ihren bisherigen Wärmepumpen seit Juni 2018 Wärmepumpen mit CO2-Technologie im Portfolio. Das natürliche Kältemittel ist leistungsstark, besonders klimafreundlich und unkritisch im Gebrauch. CO2-WÄRMEPUMPEN – LEISTUNGSSTARK UND KLIMAFREUNDLICH PUMP IT UP! 2 REFlect | Ausgabe 02/2018 3
Wärmepumpen sind eine besonders intelligente und
nachhaltige Möglichkeit, mit Energie aus regenerativen
Quellen Wärme zu erzeugen. Die Maschinen sind glei-
chermaßen für gewerbliche oder industrielle Gebäude
und Anlagen aller Art geeignet, beispielsweise auch für
Schwimmbäder. Dabei sind Wärmepumpen mehr als eine
energiesparende und umweltfreundliche Form des Hei-
zens. Intelligente Konzepte ermöglichen es, mit derselben
Anlage im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen.
Ebenso lässt sich gleichzeitig Wärme und Kälte, beispiels-
weise für Büroräume und Lebensmittellager, erzeugen.
Ungenutztes Potenzial erschließen Neu: CO2 als Kältemittel trischem Strom geheizt wird. Hochtem- Langfristiger Trend zu natürlichen Kältemitteln
Das grundsätzliche Prinzip von Wärme- Die Kältemaschinen der ENGIE peratur-Wärmepumpen wie thermeco2 Grundsätzlich gibt es bei Kältemitteln im Moment große Veränderungen: „Umweltschädliche HFC-Kältemittel werden ersetzt durch
pumpen besteht darin, Wärme auf nied- Refrigeration sind vor allem als hoch- sind in der Lage, sowohl Heizung als HFO-Kältemittel und zunehmend auch natürliche Kältemittel“, erläutert Jörn Stiegelmeier. „Auf lange Sicht ist der Trend zu natürlichen
rigem Temperaturniveau aufzunehmen effiziente Kälteerzeuger bekannt. Sie eig- auch Trinkwassererwärmung komplett Kältemitteln absehbar, getrieben durch die F-Gase-Verordnung, die aktuell zur Begrenzung der Mengen von halogenierten Kältemit-
und sie mit einer höheren Temperatur nen sich jedoch auch hervorragend als zu übernehmen, sodass keine elektri- teln führt.“ Die Kälte- und Wärmepumpentechnologie ist eine Schlüsseltechnologie der Zukunft. Wenn Strom nicht mehr mit fossilen
als Nutzwärme wieder abzugeben. Jörn Wärmepumpen und werden bereits bei sche Zusatzheizung benötigt wird. Energieträgern erzeugt wird, sondern aus regenerativen Energiequellen stammt, deren Verfügbarkeit sich permanent ändert, werden
Stiegelmeier, Leiter Technologie und Ent- verschiedenen Industriekunden erfolg- CO2 zeichnet sich durch seinen unbe- Speicher zum Lastausgleich benötigt. Diesen Lastausgleich können thermische Speicher leisten. Dabei ist CO2 als Kältemittel sehr
wicklung bei ENGIE Refrigeration, erklärt reich eingesetzt — oft in einer Doppelrolle denklichen Gebrauch (A1-klassifiziert), gut geeignet, um effizient Wärme- und Kältespeicher zu betreiben. Bei Überschuss im Stromnetz können Wärme- und/oder Kältespei-
den Vorteil der Technologie: „Die Wär- zur Kälte- und Wärmeerzeugung. seine günstige Beschaffung und vor cher mit einer CO2-Wärmepumpe beladen und bei Stromknappheit wieder entladen werden.
mepumpe verwendet Wärmequellen, die Neu im Portfolio sind seit Juni 2018 allem dadurch aus, dass es mit einem
normalerweise technisch nicht nutzbar Hochtemperatur-Wärmepumpen und GWP von 1 keine schädlichen Aus-
sind. Beispielsweise kann eine Wärme- Trocknungstechnik mit CO2-Techno- wirkungen auf die Erdatmosphäre hat F-Gase-Verordnung
pumpe Erdwärme von einem Tempera- logie. Mit dem natürlichen Kältemittel (siehe Fragen und Antworten). Bei der
turniveau von 10 °C auf ein Niveau von – technische Bezeichnung R-744 – sind Tiefkühlung – etwa Lebensmittelküh-
40 °C erhöhen.“ Außer Erdwärme kön- Nutztemperaturen bis 110 °C erreich- lung und -lagerung – ist CO2 inzwischen Die F-Gase-Verordnung des Europäischen Parlaments
nen auch Oberflächenwasser oder sai- bar. Dies erlaubt Anwendungen im Hei- Standard (subkritische Betriebsweise). und des Europäischen Rates gilt seit dem 1. Januar 2015.
sonale Wärmespeicher als Wärmequelle zungsbereich, bei der Wärmeversor- Bei höheren Temperaturen (überkritische Kältemittelfüllmengen werden seither nach ihrem Treib-
genutzt werden. Ihr ganzes Potenzial gung in kommunalen und industriellen Betriebsweise) lassen sich Wärmepum- hauspotenzial (GWP) gewichtet. Mit der F-Gase-Verordnung
in Sachen Leistung und Nachhaltigkeit Wärmenetzen sowie in der Trocknungs- pen-Anwendungen realisieren, welche soll die jährlich in Verkehr gebrachte Menge an fluorierten
spielt eine Wärmepumpe aber dann aus, technik, beispielsweise in Lackieranla- in ihrem jeweiligen Temperaturbereich Treibhausgasen (F-Gasen) in der EU vom Stand des Jahres
wenn sie Abwärme aus der industriellen gen der Automobilindustrie. Die Geräte- hoch effizient sind. Überkritische An- 2015 um 79 % auf 35 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent bis
Produktion, der Abluft von Klimaanlagen serie ist unter dem Namen „thermeco2“ wendungen sind ein relativ neues An- zum Jahr 2030 verringert werden. Erreicht werden soll
oder der Abwärme von Kältemaschinen auf dem Markt. wendungsfeld für das Kältemittel CO2. dies insbesondere durch drei Maßnahmen:
umsetzt und als Wärmeleistung auf ei- „Der Einsatz von CO2 kann sehr sinnvoll
nem höheren Temperaturniveau wieder Standard-Wärmepumpen sind in der sein. Wichtig ist das Know-how, um zu
zur Verfügung stellt. Über die Optimie- Regel nicht für die Trinkwassererwär- entscheiden, in welchen Anwendungen
1. Schrittweise Beschränkung der am Markt verfügbaren Mengen an F-Gasen bis zum Jahr 2030 auf
rung solcher Prozesse sorgt der Ein- mung ausreichend. Bei Trinkwasserer- CO2 das perfekte Kältemittel ist und bei
21 Prozent der durchschnittlich in Verkehr gebrachten Menge in den Referenzjahren 2013 bis 2015
satz einer Wärmepumpe für signifikante wärmung müssen Wärmeträgertempe- welchen Anwendungen es weniger gut
(„Phase-down-Szenario“, siehe Schaubild)
Energieeinsparungen. raturen von 60 bis 70 °C erreicht werden, funktioniert“, sagt Jörn Stiegelmeier.
um Legionellen abzutöten. Diese hohen „Prädestiniert ist CO2 für alle Anwen-
2. Inverkehrbringungsverbote von Kältemitteln mit hohen GWP-Werten
Temperaturen werden üblicherweise dungen, die zugleich kältere Tempera-
mit einem zusätzlichen elektrischen turen und große Wärme benötigen, bei-
3. Erweiterung der bestehenden Regelungen zu Dichtheitsprüfungen, Zertifizierung, Entsorgung und
Heizstab erzeugt. Jedoch ist dies nicht spielsweise ein klimatisiertes Hotel mit
Kennzeichnung
sehr energieeffizient, da direkt mit elek- Schwimmbad und Sauna.“
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GWP – Treibhauspotenzial von Kältemitteln Worin bestehen die Warum ist CO2 als Welche technischen
Vorteile von CO2 als Kältemittel unschäd- Herausforderungen
Der GWP-Wert (Global Warming Potential) ist ein CO2-Äquivalent, das das relative Treib-
Kältemittel? lich, obwohl es als bestehen bei Anla-
hauspotenzial einer chemischen Verbindung bestimmt. Die Maßzahl beschreibt die mittlere
Erwärmungswirkung der Erdatmosphäre über einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 100
Abgas von Verbren- gen mit CO2 als
• Zukunftssicher: natürliche Substanz
Jahre). Sie gibt damit an, wie viel eine festgelegte Masse eines Treibhausgases im Vergleich und dadurch keine Verwendungs- nungsmotoren ein Kältemittel?
zur entsprechenden Menge CO2 zur globalen Erwärmung beiträgt.
verbote oder Einschränkungen zu großes Problem
erwarten • Hohe Effizienz bei überkritischem
• Sehr gute Verfügbarkeit
darstellt? Betrieb mit innerem Wärmetauscher
• Klimaneutral und umweltfreundlich • Höherer Regelungsaufwand bei
• CO2-Kältemittel arbeitet in einem überkritischem Betrieb
• Kein zusätzlicher Beitrag zum
Kreisprozess und wird nicht frei- • Für höchste Effizienz muss das
Treibhauseffekt (GWP = 1)
Neben CO2 sind Ammoniak (NH3) und Propan weitere gängige natürliche Kältemittel. Propan ist allerdings in der Dimension von gesetzt bzw. emittiert wie bei einem geforderte Temperaturregime zur
• Kein Beitrag zur Zerstörung der
Kältemaschinen und den entsprechend hohen Kältemittelfüllmengen bei Leckage und Wartung ein problematischer, explosiver Stoff. Verbrennungsvorgang. Es kann Betriebsweise der CO2-Wärme-
Ozonschicht
Sinnvoll und gut beherrschbar ist sein Einsatz in Kühlaggregaten mit Kältemittelmengen von wenigen Gramm, beispielsweise in Su- lediglich in Folge einer Leckage pumpe passen
• Ungiftig, unbrennbar, thermisch
permärkten. „Als Konsequenz arbeiten wir seit Jahren mit Ammoniak sowie CO2 und entwickeln Kältemaschinen und Wärmepumpen entweichen. Leckagen bei einem • Drucklage von 120 Bar erfordert
stabil, materialverträglich
für diese natürliche Kältemittel“, sagt Jörn Stiegelmeier. Kältemittel mit einem GWP-Wert 1 entsprechende Rohrdimensionen,
• Sicherheitsgruppe A1
sind unkritisch ist aber technisch gut beherrschbar.
• Geringe laufende Kosten im Vergleich
• Kein umweltschädlicher Beitrag zur Im Fahrzeugbau bspw. sind weit
zu anderen natürlichen Kältemitteln
CO2-Gesamtbilanz: Es ist ausschließ- höhere Drücke bis 2.000 Bar bei der
Elf Leistungsklassen mit CO2 lich CO2 beteiligt, das schon zuvor Common-Rail-Einspritzung üblich
Das neue Sortiment an CO2-Wärme- vorhanden war; keine Freisetzung
pumpen von ENGIE Refrigeration um- von neu gebildetem CO2
fasst elf Leistungsstufen zwischen 45 • CO2-Kältemittel wird in Anlagen der
und 1.440 Kilowatt. Am gefragtesten Chemieindustrie als Nebenprodukt
sind derzeit die Maschinen der Leis- gewonnen
tungsklasse 500 bis 1.000 Kilowatt.
Die Modelle sind auch mit einer hygie-
nischen Edelstahlausführung erhältlich
und können so problemlos in sensiblen
Anwendungsbereichen, beispielsweise
Referenz
AMONUM im Container in der Lebensmittelindustrie, eingesetzt Know-how im Team
Kältemaschinen mit natürlichem Kälte- werden. Die thermeco2-Maschinen ergänzen
mittel sind für ENGIE Refrigeration also das Portfolio von ENGIE Refrigeration CO2-Wärmepumpe für den SWR
kein Neuland: Die AMONUM-Reihe Die Experten von ENGIE Refrigeration um Hochtemperaturanwendungen:
wurde 2013 im Markt eingeführt. Der prüfen derzeit, ob Maschinen mit noch QUANTUM reicht bis ungefähr 55 °C, Der Betrieb der Gebäude des Südwestrundfunks (SWR) in Baden-Baden ist
AMONUM zeichnet sich durch seine größerer Leistung vom Markt gefordert SPECTRUM mit Schraubentechnolo- energieintensiv. Bis 2012 erzeugte die Rundfunkanstalt Kälte und Wärme zentral
kompakte Bauform als Kältemaschi- werden. „Redundanzgründe legen nahe, gie bis ungefähr 60 °C, AMONUM mit mit einem wassergekühlten Flüssigkeitskühler und Großkesseln. Um die Effizienz
ne und Wärmepumpe aus und hat sich dass mehrere leistungsstarke Maschi- Ammoniak als natürlichem Kältemittel der Anlagen zu steigern, suchte die Technikabteilung des SWR eine neue Lösung
bewährt. Mit wetterfestem Gehäuse nen sinnvoller sind als eine extrem große bis ungefähr 60 °C und thermeco2 mit für die effiziente und ökologische Heizungsgrundlastabdeckung. Zum Ziel ka-
kann die Maschine im Freien aufge- Wärmepumpe“, sagt Jörn Stiegelmeier. CO2 bis ungefähr 110 °C. men die Techniker mit einer CO2-Hochtemperaturwärmepumpe aus der Baurei-
stellt werden. Da Ammoniak als toxisch „Welcher Weg hier zukünftig der richtige he thermeco2, die seit Mitte 2018 zum Portfolio von ENGIE Refrigeration gehört.
und ätzend sowie wassergefährdend ist, werden der Markt und die Kunden- Die bisher weltweit ausgelieferten Ma-
eingestuft ist, ist der Betrieb und die wünsche zeigen.“ schinen der Serie thermeco2 werden Die Hochtemperaturwärmepumpe vom Typ HHR 360 koppelt die Wärme- und Kälteerzeugung. Sie erzeugt in der Liegenschaft
Aufstellung von NH3-Kältemaschinen künftig durch das internationale Service- des SWR Heizwärme 40/80 °C parallel zu den neuen Großkesseln und nutzt dazu die Abwärme direkt aus dem Klima-Kaltwasser-
und -Wärmepumpen für Betreiber an- netz der ENGIE Refrigeration betreut. netz. Zudem verringert die HHR 360 die Abwärmeverluste der Kälteerzeugung und entlastet die vorhandenen Kältemaschinen und
spruchsvoller als beispielsweise bei „Unsere gesamte Organisation, vom Rückkühler. Die Wahl des SWR fiel deshalb auf eine Wärmepumpe mit einem umweltfreundlichen Kältemittel, weil es auch in Zukunft
CO2. ENGIE Refrigeration bietet deshalb Vertrieb über die Beratung bis hin zum ohne Einschränkungen, beispielsweise durch die F-Gas-Verordnung, genutzt werden kann. Zudem senkt die neue Wärmepumpe die
eine AMONUM-Containerlösung, die ei- Service stellt sich auf das neue Port- CO2–Emissionen im Vergleich zu einer Heizung nur auf Basis von fossilen Brennstoffen.
nen separaten und autarken Maschinen- folio ein“, sagt Jörn Stiegelmeier. „Wir
raum darstellt. Vorteil für den Betreiber: verstehen uns bei ENGIE Refrigeration Mit dem Betrieb der CO2-Wärmepumpe spart der SWR ein Drittel der Heizkosten. Neben der Jahresheizarbeit der Wärmepumpe ge-
Er erhält eine schlüsselfertige Lösung als ein Team, das alle Technologien und hen die gleichzeitig erzeugte Kühlarbeit und die vermiedene Rückkühlarbeit in die Effizienzbetrachtung ein. Als Konsequenz der guten
mit entsprechenden Sicherheitsvorkeh- Kunden mit umfassendem Know-how Ergebnisse hat der SWR im September 2013 eine weitere thermeco2-Hochtemperaturwärmepumpe des Typs HHR 520 bestellt, die
rungen außerhalb seiner betrieblichen betreut.“ einen anderen Teil der Liegenschaft mit Wärme und Kälte versorgt.
Produktionsstätten.
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IMPRESSUM HERAUSGEBER ENGIE Refrigeration GmbH Josephine-Hirner-Straße 1 & 3 D-88131 Lindau Fon: + 49 8382 706-1 Fax: + 49 8382 706-410 refrigeration@de.engie.com engie-refrigeration.de VERANTWORTLICH Tatiana Köhler, Leiterin Marketing & Kommunikation REDAKTION Publik. Agentur für Kommunikation GmbH LAYOUT UND REALISIERUNG Tatiana Köhler, Katja Krimme und Jessica Ritzenhofen TITELBILDDESIGN Praktikumsarbeit von Mats Erdmann BILDNACHWEISE ENGIE Refrigeration GmbH (S. 10, 11), tcharts ( S. 6/7), Petmal (S. 9), robertsrob (S. 10), RomoloTavani (S. 11) Oktober 2018 Energien optimal einsetzen.
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