Sustainable Cooling - nachhaltige Kühlung bei Hitze
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Sustainable Cooling – nachhaltige Kühlung bei Hitze
ThemenkurzprolNr.43|SimoneEhrenberg-SiliesDStephanRichter
Dezember| 2020
Am Ende dieses Jahrhunderts könnte die globale Er- Sorptionskältemaschinen für die direkte Kühlung von
derwärmung 3 °C gegenüber dem Niveau vor der In- Gebäuden. Sie können mit Wasser als Kältemittel und
dustrialisierung betragen. Die Risiken für die Gesell- mit Solarenergie oder industrieller Abwärme betrieben
schaft infolge der globalen Erderwärmung liegen auf werden. Die Solarwärme kann z. B. mit thermischen So-
der Hand. Zu erwarten sind gesundheitliche Folgen larkollektoren erzeugt werden, die an der Fassade von
wie die Zunahme von Herz-Kreislauf-Problemen bis Gebäudehüllen angebracht werden und so zur indirek-
hin zu steigenden Mortalitätsraten genauso wie die ten Kühlung dieser Gebäude zusätzlich beitragen. Eine
Unbewohnbarkeit ganzer Landstriche, darunter viele klimasensitive Stadt- und Raumplanung kann die Hit-
ärmere Weltregionen. Rund eine Milliarde Menschen zeinselbildung in urbanen Räumen reduzieren, indem
weltweit sind Risiken ausgesetzt, die sich aus dem un- sie beispielsweise ausreichend Frischluftkorridore
zureichenden Zugang zu Kühlung ergeben. gewährleistet und Begrünungskonzepte vorsieht und
umsetzt. Geschäfts- und Finanzierungsmodelle wie
Es ist davon auszugehen, dass die Nachfrage nach Cooling as a Service (CaaS) ermöglichen auch - nanz
Kühlung, etwa für Wohn- und Bürogebäude, öffentliche schwächeren Menschen in Schwellen- und Entwick-
Gebäude, Daten- und Rechenzentren sowie Lebensmit- lungsländern den Zugang zu Kühlungsdienstleistun-
tel und Medikamente, deutlich steigen wird. Bereits genaufhochefzientemTechnologieniveau.
heute verursachen konventionelle Kühlgeräte, wie
Kühlschränke, Raumklimageräte und Kältemaschinen
für die Industrie, 10 % der globalen Treibhausgasemis-
sionen. Wenn weiterhin auf konventionelle Weise ge- Hintergrund und Entwicklung
kühlt werden sollte, entstünde ein Teufelskreis, denn
die klimabedingte erhöhte Nachfrage nach Kühlung Der Teufelskreis aus Erderwärmung und steigender
würde zu höheren Treibhausgasemissionen führen. Nachfrage nach Kühlung
Insbesondere besteht die Gefahr, dass sich die derzeitSchon heute verursachen konventionelle Kühlgeräte,
ca. 2,2 Mrd. Menschen aus der global wachsenden Mit- z. B. Kühlschränke, Raumklimageräte und Kältemaschinen
telschicht nur günstige und zumeist weniger energie- für die Industrie, ein Zehntel der Treibhausgasemissionen
efzienteKühlgeräteleistenkönnen. weltweit. Dies entspricht mehr als dem Doppelten der
Emissionen aus dem gesamten globalen Luft- und See-
Innovationen in den Bereichen Technologie, Stadt- und verkehr. Infolge der Erderwärmung und der mit ihr ein-
Raumplanung sowie Dienstleistung fokussieren auf hergehenden Extremwetterereignisse wie Hitzewellen in
die Entwicklung efzienter und emissionsarmer - Verbindung
Küh mit der Zunahme der Weltbevölkerung, der
lungstechnologien und -konzepte, die Ermöglichung Urbanisierung und dem Wachstum der globalen Mittel-
des Zugangs zu diesen Technologien für breite Bevöl- schicht würden sich die Emissionen aus Kühlung bis zum
kerungsschichten sowie die Vermeidung übermäßiger Jahr 2030 verdoppeln und bis zum Jahr 2100 verdreifa-
Erhitzung einzelner Gebäude oder ganzer Städte. Als chen, wenn auf konventionelle Weise weiter gekühlt würde
besondersenergieefzientundklimafreundlich (UN Environment
gelten Programme 2019).
1
Allein der Energiebedarf für Raumkühlung würde sich bis
2050 verdreifachen und 37 % des globalen Wachstums der
Stromnachfrage ausmachen. Dafür müssten die für die
Raumkühlung vorgesehenen Stromerzeugungskapazitä-
ten von 850 GW im Jahr 2016 auf 3.350 GW im Jahr 2050
aufgestockt werden. Die nachgefragte Aufstockung beliefe
sich auf den aktuellen Gesamtstrombedarf der USA, Euro-
pas und Indiens zusammen (Lalit 2020).
Es besteht die Gefahr eines Teufelskreises: Kühlung ver-
schärft die Erderwärmung, indem die nötige Elektrizität im
Wesentlichen immer noch aus fossilen Brennstoffen er-
zeugt wird, was zusätzliche Kohlenstoffdioxid(CO2)-Emis-
sionenverursacht.ZudementweichenKältemittel - wie˚u
orierte Treibhausgase (F-Gase), deren Klimaschädlichkeit
bis
10- 24.0-malgrößeristalsdievonCO 2 (UBA 2020;
UN Environment Programme 2019). Gleichzeitig fördert
die sich verschärfende Erderwärmung wiederum eine stei-
gende Nachfrage nach Kühlung.
Kühlketten sind nach Angaben der WHO darüber hinaus
Die fortschreitende Klimaerwärmung und der damit ver- die Ursache für den jährlichen Verlust von einem Viertel
bundene Anstieg von Hitzeextremen und Hitzeperioden der verfügbaren Flüssigimpfstoffe (University of Birming-
birgt bereits heute und mit zunehmender Tendenz Risi- ham o. J., S. 8).
ken für das körperliche Wohlbenden und die- Gesund
heit. Hierfür sind hauptsächlich hohe Flüssigkeits- und Derzeit leben 1,02 Mrd. Menschen in Armut in den
Elektrolytverluste durch Schwitzen und die übermäßige von 54 Hitzeamstärkstenbetroffenen1Ländern ohne oder
Belastung des Herz-Kreislaufsystems verantwortlich. Der mit nur geringem Zugang zu Kühlung (Sustainable Energy
menschliche Körper weist im Inneren eine Temperatur forAll|SEforALLo.J.b).
von annähernd 37 °C auf, während die Körperaußentem-
peratur bei 35 °C gehalten wird, um einen stoffwechsel- Je nachdem, welches der vom Weltklimarat diskutierten
bedingten Wärmeausgleich zu ermöglichen. Aus dau- RCP-Szenarien („representative concentration paths“) zur
erhaften Hauttemperaturen von über 37 °C resultieren Entwicklung von Treibhausgasemissionen zutrifft, könnten
erhöhte, langfristig tödliche Körperkerntemperaturen von sich die Effekte der Erderwärmung in manchen Weltregio-
über42 °C.AberauchHitzeperiodenmitanhaltenden - nen bis Tem 2100 beträchtlich verschärfen.
peraturen über 35 °C gelten als nicht mehr erträglich, weil
der Körper dann keine Wärme an die Umwelt abgeben kann Laut einer jüngst veröffentlichten Studie müssten – in Ab-
(Sherwood/Huber 2010, S. 9552). hängigkeit von tatsächlicher Erderwärmung und Bevölke-
rungswachstum – zwischen 1 und 3 Mrd. Menschen in Ge-
Hauptbetroffene von Hitze sind ältere Menschen, chro- bieten mit einer mittleren Jahrestemperatur von über 29 °C
nisch Kranke, Schwangere und Kleinkinder (Rylander et al. leben. Im Augenblick trifft dieses Temperaturniveau nur auf
2013; UBA 2019b). Auch die durchschnittliche Mortalitäts- 0,8 der % Erdober˚ächezu,imWesentlichenaufdieSahara.
rate steigt in Jahren mit besonders vielen Hitzetagen. So 207könnten19 %derErdober˚ächeinAfrika,Australien,
sind in Deutschland in den Jahren 2006 sowie 2015 etwa Lateinamerika, Indien und Südostasien betroffen sein, da-
6.000 Menschen mehr gestorben, als ohne Hitzeperiode runter die ärmsten Regionen der Welt mit entsprechend
zu erwarten gewesen wäre. Steigende Temperaturen und geringen Ressourcen für Anpassungsstrategien. Führt man
Hitzeextremebeein˚ussenzudemdieArbeitsproduktivität. sich vor Augen, dass sich die Menschheit in den letzten
Hierbei sind nicht nur Personen betroffen, die hauptsäch- 6.000 Jahren vor allem in klimatischen Gebieten aufgehal-
lich im Freien arbeiten, sondern auch diejenigen, die in In- ten hat, deren mittlere Jahrestemperatur zwischen 11 und
nenräumen wie Büros arbeiten. In verschiedenen Studien
konnte nachgewiesen werden, dass erhöhte Temperatu-
ren zu einer erhöhten Krankheitsanfälligkeit sowie einer 1 Ägypten, Algerien, Angola, Argentinien, Bangladesch, Benin, Bolivien,
abnehmenden Konzentrationsfähigkeit führen können Brasilien, Burkina Faso, China, Côte d’Ivoire, Dschibuti, Dominikani-
sche Republik, Eritrea, Eswatini, Gambia, Ghana, Guinea, Guinea-Bis-
(UBA 2019a). In Schwellen- und Entwicklungsländern, in sau, Indien, Indonesien, Iran, Irak, Jemen, Kambodscha, Kamerun,
denenderZugangzuKühlunghäugerschwertist,stehen Kongo, Laos, Liberia, Malawi, Mali, Mauretanien, Marokko, Mosambik,
die Menschen überdies vor dem Problem, dass sie fast die Myanmar, Namibia, Niger, Nigeria, Pakistan, Papua-Neuguinea, Para-
guay, Peru, Philippinen, Senegal, Somalia, Sri Lanka, Sudan, Südsudan,
Hälfte ihrer geernteten Lebensmittel aufgrund fehlender Thailand, Timor-Leste, Togo, Tschad, Uganda, Vietnam (Sustainable
oder unterbrochener Kühlketten verlieren. Unterbrochene EnergyforAll|SEforALLo.J.a).
2 ThemenkurzprolNr.43
15 °C lag, und dass dieses Temperaturspektrum auch die Kühlungstechnologien, die Ermöglichung des Zugangs
erforderlichen Voraussetzungen für Landwirtschaft, Vieh- zu diesen Technologien für breite Bevölkerungsschichten
zucht sowie für die nichtlandwirtschaftliche Wirtschafts- sowie die Vermeidung übermäßiger Erhitzung von Gebäu-
leistung bietet, wird die Dramatik der Situation bewusst den und Innenstädten.
(Xu et al. 2020, S. 11351 ff.).
Die hier vorgestellten Beispiele sollen aufzeigen, dass nicht
Dass die Folgen der globalen Erderhitzung auch in nur bestimmte technologische Innovationen e inen Beitrag
Deutschland bereits spürbar sind, zeigt der zweite Moni- dazu leisten können, weltweit nachhaltig zu kühlen, son-
toringbericht zur Klimafolgenanpassung der Bundesre- dern es ebenso auf innovative Ansätze in den Bereichen
gierung (UBA 2019b). Seit Beginn der Klimaaufzeichnung Stadt- und Raumplanung sowie Dienstleistung ankommt.
im Jahr 1881 hat sich die mittlere Lufttemperatur hier-
zulande bis 2018 um 1,5 °C erhöht. Dieser Wert übertrifft Aus diesem Spektrum werden im Folgenden mögliche Lö-
den mittleren globalen Temperaturanstieg im gleichen sungen vorgestellt, die auf die Kühlung von Gebäuden und
Zeitraum um 0,5 °C. Die Erhöhung der Jahresmitteltempe- städtischen Umgebungen fokussieren.
ratur ging in Deutschland mit einem Anstieg von Hitze-
tagen mit einer Höchsttemperatur von mindestens 30 °C Technische Innovationen
einher. Im Flächenmittel hat sich die Anzahl der heißen Auf Gebäudeebene bieten technische Innovationen zuneh-
Tage zwischen 1951 und 2018 von etwa drei auf ca. zehn mend nachhaltige Lösungen, um gesundheitlich zuträgli-
Tage erhöht, wobei im Jahr 2018 mit 20 Hitzetagen die che Raumtemperaturen auch in Hitzeperioden zu ermög-
meisten jemals gemessenen Hitzetage registriert wurden lichen. Nachfolgend werden Sorptionskältemaschinen als
(zum Vergleich: Vor 19 4 gab es in Deutschland keinen weitverbreitetes Beispiel für nachhaltige Kühltechnolo
einzigen Sommer mit mehr als zehn heißen Tagen im gien zur direkten Kühlung dargestellt und die Rolle der
Landesdurchschnitt). Gebäudehülle zur indirekten Kühlung beschrieben.
Insgesamt hat sich die Wahrscheinlichkeit für HitzewellenKlimakälte nachhaltiger erzeugen
im nördlichen Europa mehr als verdoppelt verglichen mit Die Raum- und Gebäudekühlung ist eine Möglichkeit, ge-
der Situation, in der es keinen anthropogenen Klimawan- sundheitlich zuträgliche Temperaturen im privaten und
del gegeben hätte (Tagesschau.de 2018). beru˚ichen Umfeldzu schaffen.In Deutschland - wird di
se Form der Kühlung als Klimakälte bezeichnet. Hierunter
Innovationen zum Umgang mit dem steigenden fallen alle kältetechnischen Anlagen zur Klimatisierung,
Kühlungsbedarf die sich im Wesentlichen in die Bereiche Gebäude- so-
Für eine nachhaltigere, klimaverträglichere Kühlung kom- wie Fahrzeugklimatisierung unterteilen lassen, wobei
men im Wesentlichen die folgenden Handlungsoptionen im Folgenden auf die Gebäudeklimatisierung fokussiert
infrage: der Einsatz von efzienten und emissionsarmen wird. Die Klimakälte war zwischen 2009 und 2017 das
am stärksten wachsende und energieintensivste Segment
der Kältetechnik mit 26 % des Gesamtenergiebedarfs
in Höhe von 22,7 Terawattstunden (TWh) im Jahr 2017
(VDMA 2019, S. 12).
Für die Klimatisierung von Gebäuden und Räumen kom-
men stationäre Systeme und mobile Klimageräte zum
Einsatz. Neben Kompressionskältemaschinen, deren Kli-
mabilanz vor allem durch den Stromverbrauch für den
Betrieb sowie Leckagen von klimaschädlichen Kältemit-
teln bestimmt wird, sind auf dem Markt auch Sorptions-
kältemaschinen erhältlich. Letztere werden mit Wärmee-
nergie durch thermische Verdichtung angetrieben, wobei
eine Temperatur von 65 bis 75 °C bereits ausreichend ist.
Als (Ab-)Wärmequelle für Sorptionskältemaschinen bieten
sich Blockheizkraftwerke, Fern- und Solarwärme an. Bei
der Nutzung von (industrieller) Abwärme oder Solarwär-
me sind solche Sorptionskältemaschinen nicht nur sehr
energieefzient,sondern verursachen auch-geringe T
hausgasemissionen während des Betriebs. So können bei
der Gebäudeklimatisierung bis zu 65 % der Endenergie
gegenüber Kompressionskälteanlagen eingespart werden
(Wittigetal.S.2014, Zudem
173). wirdbeiderGebäudekli -
ThemenkurzprolNr.43 3
matisierung Wasser als Kältemittel genutzt, sodass durch auf Glasfassaden ist dabei wohl der einfachste Weg, dem
das Kältemittel keine klimaschädlichen Emissionen bei der Eintrag von Strahlungswärme in das Gebäude entgegen-
Klimatisierung entstehen. zuwirken(Richteretal.S.2014, 26).
Absorptionskältemaschinen sind die am weitesten ver- Durch die Ausstattung der Fassade mit thermischen Solar-
breiteten thermischen Kälteerzeuger (Morgenstern et kollektoren kann zudem Solarwärme erzeugt werden, die
al. 2016, S. 4). Als Kältemittel zirkuliert Wasser-in für eiden Betrieb von Sorptionskältemaschinen genutzt wer-
nem geschlossenen Kreislauf. Dieses wird verdampft, den kann (Morgenstern et al. 2016). Die Nutzung solarer
sodass der Umgebung Wärme entzogen und die Tem- Wärme ist besonders interessant, weil Wärmebedarf und
peratur gesenkt wird. Anschließend wird mithilfe ei- -angebot im Einklang stehen. Zudem kann an sonnigen
nes Absorptionsmittels der Kältedampf gebunden. Die Kältetagen die Solarwärme auch zum Heizen der Gebäude
Austreibung des Wassers aus dem Sorptionsmittel eingesetzt werden.
geschieht durch thermische Energie. Für die Gebäu-
deklimatisierung wird als Kälte-/Sorptionsmittelpaa- Die Begrünung von Dächern und Fassaden ist ein passi-
rung Wasser (H2O) und Lithiumbromid (LiBr) eingesetzt. ves Kühlkonzept,das immer häugerzusätzlich technisc
Wenn Kühltemperaturen unter dem Gefrierpunkt von unterstützt wird (Richter et al.S.2014, 28 f.Hierbei ). wird
Wasser notwendig sind, kann als Kältemittel Ammoniak durch zwei Effekte der Erhitzung eines Gebäudes entge-
(NH3) und Wasser für die Sorption genutzt werden. gengewirkt: Einerseits agieren die P˚anzen-als Vers
Mit ammoniakbasierten Absorptionsanlagen können tungselement, andererseits verdunsten sie über ihre
Nutztemperaturen von bis zu minus 60 °C erzeugt werden. Blätter Wasser und kühlen so das Gebäude wie auch die
Umgebungsluft. So können Kälteanlagen bestenfalls ganz
Adsorptionskältemaschinen unterscheiden sich vor allem vermieden oder ihre Betriebstage reduziert werden. In
durch die Nutzung eines festen Sorptionsmittels und die besonders dicht bebauten Siedlungen und Städten kann
zyklische Betriebsweise von Absorptionsanlagen (Mor- durch die Verdunstung zudem das Klima im unmittelba-
genstern et al. 2016, S. 5). Als Kältemittel wird i. d. R. Was- renUmfeldpositivbeein˚usstwerden.Indenvergange
ser genutzt, das verdampft und von Aktivkohle, Zeolithe Jahren sind neben der „klassischen“ Fassadenbegrünung
oder Silikagel adsorbiert wird. Der Kältemitteldampf- mittels Kletterp˚anzen auch sogenannte vertika
strom wird in Adsorptionsmaschinen bis zur Sättigung vertreten.Hierfür werden bspw.bep˚anzte Module an d
des Sorptionsmittels aufrechterhalten. Anschließend wird Hauswand montiert. Ihr Vorteil: Sie sind auch für Gebäude
der Adsorber durch thermische Energie regeneriert und mit einer Höhe größer als 10 m geeignet, in der Kletter-
das Wasser ausgetrieben, um den Kälteprozess erneut p˚anzen ihr Wachstumslimit erreichen. Vertikale
starten zu können. sind allerdings wartungsintensiver als eine klassische Fas-
sadenbegrünung.
Integration der Gebäudehülle in Kühlkonzepte
Die Fassade, die den größten Teil der Gebäudehülle aus- Innovationen im Bereich Stadt- und Raumplanung:
macht, birgt ein großes Potenzial, um hauptsächlich passiv das Konzept der klimaangepassten Stadt
zur Kühlung des Gebäudes beizutragen bzw. einer Erhit- Als Alternative zum Einsatz konventioneller, aktiver Küh-
zung entgegenzuwirken. Hierbei gilt es, vor allem zu iso- lungstechnologien wird seit Ende der 2000er Jahre zuneh-
lieren und die Strahlungswärme abzuhalten. Der Verzicht mend das Konzept der „klimaangepassten Stadt“ diskutiert
und umgesetzt, das sich u. a. am Leitbild einer Stadt mit
ausreichend Frischluftkorridoren orientiert.
Städte sind stärker als das Umland von Hitze betroffen.
Da sich Städte nachts in weitaus geringerem Maß als das
Umland abkühlen, weisen sie im Vergleich dazu meist eine
höhere Sterblichkeitsrate bei Hitzewellen auf. Die tatsäch-
liche Temperaturdifferenz zwischen Stadt und Land hängt
von einer Reihevon Faktoren ab,wie Größe und-geogra
sche Lage der Stadt, Bodenversiegelungsgrad, Emissionen
aus Abwärme, Luftverunreinigung und Dichte der bebauten
Flächen (Lozán et al. 2019, S. 11 f.). Vor allem dicht bebaute
Innenstädte mit wenig Stadtgrün kühlen sich nachts kaum
ab (Kurmann/Kellerhoff 2020). In asiatischen und austra-
lischen Städten nutzen teils über 80 % der Haushalte Kli-
maanlagen, was nicht nur – wie oben beschrieben – einen
negativen Effekt auf die Treibhausgasemissionen hat, son-
dern durch die plötzlich auftretenden Laständerungen im
4 ThemenkurzprolNr.43
Stromnetz zu lokalen Stromausfällen führen kann. Zudem den nächsten Jahren verändert: z. B. in Richtung weniger
verschärfen Klimageräte den Hitzeinseleffekt in Städten, Verbrennungsmotoren, einer Abnahme des Individualver-
indem sie Wärme aus der Wohnung in die ohnehin über- kehrs,autonomenFahrensunddadurcheinesefzient
hitzte Stadt befördern und selbst zusätzliche Wärme ab Verkehrs˚usses(Kellerhof20).
strahlen (Kurmann/Kellerhoff 2020).
Eine wichtige Funktion für die Realisierung der klimaan-
Das Umland hat für die „klimaangepasste Stadt“ eine wich- gepassten Stadt haben präzise Stadtklimakarten, die als
tige Funktion als Lieferant kühler und schadstofffreier Luft. Grundlage für die Entwicklung zukünftiger Bebauungs-
Aufgrund vorhandener Bauwerke ist eine ideale Luftzirku- pläne herangezogen werden können (Landeshauptstadt
lation in Städten im Nachhinein jedoch schwer herstell- Potsdam 2019). Sie weisen sowohl Risikozonen für Hitze
bar. Auch gewünschte Verdichtungen im Hinblick auf den und Überschwemmungen als auch Kaltluftschneisen aus,
Wohnungsbau stehen oftmals in Kon˚iktzu den - Erforder
durch die kühle Luft aus der ländlicheren Umgebung in
nissen einer möglichst ungehinderten Luftzirkulation. Ein dieInnenstadtströmenkann.IndieseKarten - ˚ießenz
Lösungsansatz, um Verdichtung und Abkühlung in Einklang reiche Daten ein, u. a. zur Höhe von Gebäuden, zum Grad
zu bringen, stellt eine intensivere Begrünung von z. B. Hin- der Versiegelung oder zu Grün- und Geländeober˚ächen
terhöfen, Fassaden und Dächern unter Einsatz der oben be- (Kampe 2020, S. B 6).
reits beschrieben passiven Kühlkonzepte dar, ebenso das
Anlegen von Parks auf Konversions˚ächen.Im Gegensatz Dienstleistungsinnovationen
zu versiegelten Flächen erzeugt die Sonnenenergie bei be- Während die beschrieben technologischen Innovationen
grünten Flächen Verdunstung und entsprechend Verdun- und innovativen Ansätze im Bereich Stadt- und Raumpla-
stungskälte und trägt daher weniger stark zur Erwärmung nung grundsätzlich weltweit zum Zweck einer nachhalti-
bei (Kurmann/Kellerhoff 2020). geren Kühlung angewendet werden könnten, zielt die hier
vorgestellte Dienstleistungsinnovation primär auf die Be-
Allerdings kommt es auch bei Strategien der Stadtbegrü- darfe der global wachsenden Mittelschicht.
nung darauf an, wie diese im Detail umgesetzt werden. Un-
ter Umständen könnte es zu einem Zielkon˚iktEs zwischen
wird erwartet,dass sich die asiatisch-pazische - M
(Ab-)Kühlung einerseits und Luftqualität andererseits schicht bis 2030 verdreifacht und mit drei Mrd. Menschen
kommen. Mittelbar trägt die Erwärmung der Stadt nämlich ein Drittel der Weltbevölkerung stellen wird. Die sich ver-
zu einer besseren Luftqualität bei, da sie durch das Auf- ändernden Lebensstile und Bedarfe dieser wachsenden
steigen der warmen, schadstoffreichen Luft die Luftzirku- Mittelschicht werden die Nachfrage nach Kühlung er-
lation mit dem Umland antreibt. Durch Bäume in den Stra- höhen, sei es in Form von Klimaanlagen, von Kühlketten
ßen könnte das Aufsteigen der warmen Luft eingeschränkt für veränderte Nahrungsmittelpräferenzen sowie für eine
werden, was sich wiederum negativ auf die Luftqualität bessere medizinische Versorgung oder für die Kühlung von
auswirken könnte. Die Umsetzung der klimaangepassten Rechenzentren für die digitale Wirtschaft (University of
Stadt hängt also auch davon ab, wie sich die Mobilität in Birmingham o. J., S. 3).
ThemenkurzprolNr.43 5
Die Gefahr besteht, dass sich vor allem die Gruppe der glo-
balen unteren Mittelschicht mit mittlerem Hitzerisiko den
Kauf hochefzienter Kühltechnologien selten individuell
wird leisten können und deshalb häug klimaschädliche -
re, aber kostengünstige Technologien nutzen muss (Sus-
tainable EnergyforAll | SEforALLo.J.a,S.9 f.Die
). derzeit
2, Mrd.MenschenindieserGruppelebenvon10 US-Dol -
lar oder weniger pro Tag, haben Zugang zu Elektrizität,
können Ventilatoren nutzen und Lebensmittel im Haushalt
kühlen, müssen aber mit unterbrochenen Kühlketten in der
Lebensmitteproduktion und bei der Impfstoffversorgung
leben.
CaaS ist ein innovatives Geschäfts- und Finanzierungsmo-
dell, das an dieser Problemlage ansetzt und den Zugang
von Menschen in Entwicklungs- und Schwellenländern zu
Kühlungsdienstleistungen auf hochefzientem - Technolo
gieniveau ermöglicht. Im Pay-per-Service-Modell CaaS be-
zahlen Kundinnen und Kunden lediglich die verbrauchte
Kühleinheit und müssen keine Investitionen in Kühltech-
nologien leisten. Dadurch wird ihnen der Anreiz gesetzt, Gesellschaftliche und politische Relevanz
ihrenVerbrauchmöglichstefzientzugestalten. - DerTech
nologieanbieter wiederum hat ein beträchtliches Interesse Die Fallbeispiele machen deutlich, dass es nachhaltige
daran,hochefzienteTechnologienmitgeringem - Energie
Antworten auf einen zunehmenden Bedarf an Kühlung
verbrauch einzusetzen und diese nachhaltig zu warten, um gibt, die an verschiedenen Aspekten ansetzen – von der
eine hohe Rentabilität seiner Dienstleistung zu erzielen. Stadt- und Gebäudeplanung bis hin zu neuen Dienstleis-
tungsangeboten. Vor dem Hintergrund der bereits wahr-
CaaS wird seit Anfang 2019 vor allem von der Basel Agency nehmbaren Erderwärmung bzw. der möglichen Erderwär-
for Sustainable Energy (BASE)2 sowie vom Kigali Cooling mungsszenarien wäre es wünschenswert, wenn sich die
Efciency Program (K-CEP) 3 vorangetrieben (Cooling as a hier beschriebenen Innovationen zügig weit verbreiten
Service Initiative o. J.). Die CaaS-Initiative agiert dabei im würden. In diesem Fall wäre ihr Beitrag zu einer nachhal-
Wesentlichen als Plattform, die an hochefzienter - tigen Kühlung
Küh durch die Verringerung von CO2-Emissionen
lung interessierte Kundschaft, Technologie-Provider und sehr wahrscheinlich am größten.
Investoren zusammenbringt und diesen z. B. Musterverträ-
ge oder Berechnungsmodelle für die Gewährleistung der In Anbetracht der Tatsache, dass in Ländern wie Dubai mit
Wirtschaftlichkeit einzelner Vorhaben zur Verfügung stellt einer Jahresmitteltemperatur von 27 °C das Leben bereits
(Cooling as a Service Initiative 2020). CaaS-Projekte werden heute im Wesentlichen in gekühlten Innenräumen statt-
in der Dominikanischen Republik, in Jamaika, Südafrika und nden muss, wird deutlich, dass sie allenfalls Bau
Mexiko realisiert. In Mexiko konnten beispielsweise mit ei- einer Anpassungsstrategie bei einer weiteren Zunahme
ner auf Basis des CaaS-Modells betriebenen Kältemaschi- der anthropogenen Erderwärmung sein könnten – wenn
ne innerhalb von sieben Jahren 18.0 t 2
-Emissionen
CO es denn überhaupt gelingt, umfassende und nachhaltige
gegenüber dem Betrieb einer weniger efzienten - Kühlkonzepte
Kälte für Gebiete mit extremen Temperaturen von
maschine eingespart werden. Dies kommt den CO2-Emis- über 29 °C zu verwirklichen. Primäres Ziel muss daher die
sionen aus dem Energieverbrauch von 1.945 Haushalten Einhaltung des 2-°C-Ziels des Pariser Klimaabkommens
gleich (The Lab. Global Innovation Lab for Climate Finance sein, sodass die Nachfrage nach Kühlungsleistung nicht
2019, S. 1). ins Unermessliche steigt und weite Teile der Erde für Men-
schen unbewohnbar werden.
Mögliche vertiefte Bearbeitung des Themas
Aufgrund der aktuellen Entwicklungen und der erhebli-
2 BASE ist eine Schweizer Stiftung, die Partnerin des United Nations chen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen
Environment Programme ist. Relevanz auf nationaler wie auch globaler Ebene erscheint
3 K-CEP ist eine von der ClimateWorks Foundation verantwortete phi- eine vertiefte Bearbeitung in Form einer Innovations-
lanthropische Vereinigung, die die Kigali-Änderung des Montrealer
Protokolls zur Reduzierung des Verbrauchs und der Produktion von analyse oder eines Monitoringprojekts lohnenswert. Eine
Fluorkohlenwasserstoffen unterstützen möchte. vertiefende Analyse sollte nicht ausschließlich eine nati-
6 ThemenkurzprolNr.43onale oder europäische Perspektive einnehmen, sondern ten,Bauherren und Planer 2014.UBA (Umweltbundes -
Möglichkeiten nachhaltiger Kühlungstechnologien und amt), https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/
-strategien im globalen Kontext untersuchen. Welche les/ medien/ 3 7 8 / publikationen/ klimafreundliche_ -
Rolle deutsche (Technologie-)Innovatoren dabei spielen, baeudeklimatisierung.pdf (25.10.2020)
könnte ein gesonderter Untersuchungsaspekt sein. Neben Rylander, C.; Odland, J. Ø.; Sandanger, T. M. (2013): Cli-
der Kältetechnik für Klimatisierung könnten bspw. auch mate change and the potential effects on maternal and
die Anwendungsbereiche Haushaltskälte, Industriekälte, pregnancy outcomes: an assessment of the most vulne-
Supermarktkälte sowie Kältetechnik zur Nahrungsmittel- rable - the mother, fetus, and newborn child. In: Global
herstellung in die Studie einbezogen werden. Ergänzend health action 6
sollten Dienstleistungs- und soziale Innovationen, wie das Sherwood, S. C.; Huber, M. (2010): An adaptability limit
CaaS-Model, analysiert werden. Berücksichtigt werden to climate change due to heat stress. In: Proceedings of
sollten auch politische und soziale Rahmenbedingungen the National Academy of Sciences of the United States
sowie Aspekte von Governance, die zur Umsetzung mög- of America 107(21), S. 9552–9555
licher Maßnahmen zur nachhaltigen Kühlung der Zukunft Sustainable Energy for All | SEforALL o. ( J.a): Chilling
beitragen können. Prospects 2020. Footnotes and References. https://
www.seforall.org/chilling-prospects-2020/footnotes#6
(30.9.2020)
Literatur Sustainable Energy for All | SEforALL o. ( J.b): Global
Access to Cooling in 2020. https://www.seforall.org/
Cooling as a Service Initiative (o. J.): Cooling as a Ser- chilling-prospects-2020/global-access-to-cooling
vice Case Study. South African Fruit Packing Company (30.9.2020)
Upgrades Ammonia System. https://www.caas-initiative. Tagesschau.de (2018): Hitzewelle in Europa: ABenden
org/wp-content/uploads/2020/05/200525_SouthAfri- uns mitten im Klimawandel“. Tagesschau.de, 28.7.18, ht-
ca_new-1.pdf (1.10.2020) tps://www.tagesschau.de/inland/hitzewelle-klimawan-
Cooling as a Service Initiative (2020): CaaS. How it del-feuerwehr-101.html (7.10.2020)
works. https://www.caas-initiative.org/how-it-works The Lab. Global Innovation Lab for Climate Finan-
(5.11.2010) ce (2019): Cooling as a service (Autoren: Magallón,
Kampe, H. (2020): Stadtplanung im Klimawandel. Pots- D.; Maggiora, C. d.; Motmans, T.; Hamza-Goodacre, D.).
dam wappnet sich gegen Hitze und extreme Wettere- https://www.climatepolicyinitiative.org/wp-content/
reignisse. In: Der Tagesspiegel | Potsdamer Neueste uploads/2020/07/Cooling-as-a-Service-CaaS_Instru-
Nachrichten|WissenschaftimZentrum,26.09 ment-Overview.pdf (30.9.2020)
Kurmann, F.; Kellerhoff, P. (2020): Damit Städte nicht UBA (Umweltbundesamt) (2019a): IG-I-1: Hitzebeding-
ins Schwitzen kommen. In: VDI Nachrichten 34/5, te Minderung der Leistungsfähigkeit. UBA (Umwelt-
21.08.2020 bundesamt), 26.11.19, https://www.umweltbundesamt.
Lalit, R. (2020): These innovations could keep us cool de/ig-i-1-das-indikator#ig-i-1-hitzebedingte-minde-
without heating the planet. World Economic Forum, rung-der-leistungsfahigkeit (7.10.2020)
16.1.20, https://www.weforum.org/agenda/2020/01/ UBA (Umweltbundesamt) (2019b): Monitoringbericht
these-innovations-could-keep-us-cool-without-hea- 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klima-
ting-us-up/ (28.9.2020) wandel. Bericht der Interministeriellen Arbeitsgruppe
Landeshauptstadt Potsdam (2019): Potsdam als Pra- Anpassungsstrategie der Bundesregierung. https://www.
xispartner im Forschungsprojekt „ExTrass“ der Uni- umweltbundesamt.de/sites/default/les/medien/140/
versität Potsdam. 16.10.19, https://www.potsdam.de/ publikationen/das_monitoringbericht_2019_barriere-
potsdam-als-praxispartner-im-forschungsprojekt-ext- frei.pdf (30.9.2020)
rass-der-universitaet-potsdam (2.10.2020) UBA (Umweltbundesamt) (20): Emissionen ˚uorier -
Lozán, J. L.; Breckle, S.-W.; Graßl, H.; Kasang, D.; Matzara- ter Treibhausgase (AF-Gase"). 4120, https://www.um-
kis, A. (2019): Städte im Klimawandel. In: Lozán, J.; Breck- weltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissio-
le, S.-W.; Graßl, H.; Kuttler, W.; Matzarakis, A. (Hg.): Warnsi- nen-in-deutschland/emissionen-˚uorierter- - tr
gnal Klima. ohne Ort, S. 11–20 gase-f-gase#entwicklung-in-deutschland-seit-1995
Morgenstern, A.; Safarik, M.; Wiemken, E.; Zachmeier, P. (4.120)
(2016): Mit solarer Wärme kühlen. Konzepte und Tech- UN Environment Programme (2019): What you should
nologien für die Klimatisierung von Gebäuden. FIZ Kar- know about sustainable cooling. 17.7.19, https://www.
lsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur unenvironment.org/news-and-stories/story/what-you-
GmbH, http:/www.bine.info/leadmin/content/Presse/ should-know-about-sustainable-cooling (28.9.2020)
Themeninfos/Themen_0316/themen_0316_internetx. University of Birmingham o. ( J.): A Cool World.Dening
pdf (25.10.2020) the energy conundrum of cooling for all. https://www.
Richter,M.;Safarik,M.;Heinrich,C.(2014):Klimafreund - seforall. org/ system/ les/ 2 0 - 0 7 / CP- 2 0 - SEforALL.
liche Gebäudeklimatisierung. Ein Ratgeber für Architek- pdf (28.9.2020)
7VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau
e. V.) (2019): Energiebedarf für Kältetechnik in Deutsch-
land. Eine Abschätzung des Energiebedarfs von Käl-
tetechnik in Deutschland nach Einsatzgebieten 2017.
https://www.fuchs.com/fileadmin/schmierstoffe/Pro-
dukte/Lieferprogramm/Industrieschmierstoffe/Kaelte-
maschinenoele/Energiebedarf_fuer_Kaeltetechnik_in_
Deutschland_Herausgeber_Forschungsrat_Kaeltetech-
nik_e.V._im_VDMA.pdf (25.10.2020)
Wittig, C. H. S.; Albring, P.; Richter, L.; Safarik, M.; Böhm,
U.; Hantsch,A. (2014): Nachhaltige Kälteversorgung in
Deutschland an den Beispielen Gebäudeklimatisierung
und Industrie. UBA (Umweltbundesamt), https://www.
umweltbundesamt. de/ sites/ default/ les/ medien/ 3 7 8 /
publikationen/ climate_change_2 5 _2 0 1 4 _nachhaltige_
kaelteversorgung_in_deutschland_1.pdf (25.10.2020)
Xu, C.; Kohler, T. A.; Lenton, T. M.; Svenning, J.-C.; Scheffer,
M. (2020): Future of the human climate niche. In: Procee-
dings of the National Academy of Sciences of the United
States of America 117(21), S. 11350–11355
Das Horizon-Scanning ist Teil des methodischen Spektrums der Technikfolgen-
abschätzung im TAB.
Mittels Horizon-Scanning werden neue technologische Entwicklungen beob-
achtet und diese systematisch auf ihre Chancen und Risiken bewertet. So werden technologische, ökonomische,
ökologische, soziale und politische Veränderungspotenziale möglichst früh erfasst und beschrieben. Ziel des Hori-
zon-Scannings ist es, einen Beitrag zur forschungs- und innovationspolitischen Orientierung und Meinungsbildung
des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung zu leisten.
In der praktischen Umsetzung werden im Horizon-Scanning softwaregestützte Such- und Analyseschritte mit
expertenbasierten Validierungs- und Bewertungsprozessen kombiniert.
Herausgeber: Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB)
Gestaltung und Redaktion: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Bildnachweise: ©iodrakon/iStock(S.1);©AndreyPopov/iStock(S.2);©traveler116/iStock(S.3);©KangeStudio/iStock(S.4);©baona/iStock(S.5);
© Marc Bruxelle/iStock (S. 6)
ISSN-Internet: 269-874
8 ThemenkurzprolNr.43Sie können auch lesen
