Der schrittweise Ersatz von Brennern für fossile Brennstoffe durch umweltfreundlichere Lösungen mit erneuerbaren Energien, wie z. B. Wärmepumpen, trägt zum Ziel der Senkung der Kohlenstoffemissionen bei. Es wird oft gesagt, dass Wärmepumpen wie ein umgekehrter Kühlschrank funktionieren. Sie übertragen die Wärme der Außenluft, des Bodens oder des Wassers in ein Gebäude und heben die Temperatur an, um sie in einem Heizsystem zu nutzen. Die beiden am häufigsten installierten Arten von Wärmepumpen sind Luft/Luft-Wärmepumpen und Erdwärmepumpen. Luft-Wärmepumpen sind die beliebtesten auf dem Markt. Sie gelten als billiger und einfacher zu installieren. Erdwärmepumpen gelten als effizienter, haben eine längere Lebensdauer und liefern über die Jahreszeiten hinweg einen konstanten Wärmefluss. Sie erfordern die Verlegung von Rohren im Boden und sind daher teurer in der Installation. Sie eignen sich besonders gut für Neubauten. In Europa sind noch Millionen von Heizkesseln in Betrieb, die in den kommenden Jahren ersetzt werden müssen. Die Regierungen fördern zunehmend den Einsatz von kohlenstoffarmen Heiztechnologien.
Die Entwicklung der Kältemittel in Wärmepumpen
Ein wesentlicher Bestandteil jeder Wärmepumpe ist das für den Dampfkompressionskreislauf benötigte Kältemittel, das viele Jahre lang hauptsächlich aus R-410A und R-134a bestand. Aufgrund der Betonung der Nachhaltigkeit ist R-410A mit einem GWP** von 2088 für neue Geräte überhaupt nicht mehr geeignet. Die Gerätehersteller verwenden nun Kältemittel mit niedrigem GWP wie R-32 (GWP 675) und R-454B (GWP 466). Einige hermetische Monoblocksysteme mit geringer Füllmenge verwenden R-290 oder auch R-134a. Die meisten Erdwärmepumpen, bei denen bisher R-407C eingesetzt wird, werden nun auf R-454C oder R-455A umgestellt, die beide einen sehr niedrigen GWP-Wert von 148 haben. Einige Kältemittel mit niedrigem GWP weisen einen Entflammbarkeitsgrad auf. Solange der Installateur in Sicherheit und Installation geschult ist, sollte ihre Verwendung in Betracht gezogen werden. Langfristig werden R-1234yf (GWP 4) oder R-1234ze (GWP 7) anstelle von R-134a verwendet werden. R-513A (GWP 631) kann leicht kurzfristig ersetzt werden.
In einigen Spezialanwendungen werden R-744, R-1233zd, Propan und Ammoniak als Kältemittel verwendet.
Die Kombination eines biobasierten Wärmeträgers mit Kältemitteln mit sehr niedrigem GWP ist eine erfolgreiche Kombination
Luft-/Wasser- oder Erdwärmepumpen verwenden eine Wärmeübertragungsflüssigkeit, die im Wärmetauscher mit Hilfe des komprimierten Kältemittels erwärmt wird, wobei die Temperatur des Kältemittels an das System angepasst wird. Bei einem Erdwärmepumpensystem mit geschlossenem Kreislauf zirkuliert die Wärmeträgerflüssigkeit durch ein unterirdisches Rohrsystem, während bei einem offenen Kreislaufsystem das Grundwasser für den Wärmeaustausch verwendet und nach der Nutzung abgeleitet wird. Offene Kreisläufe sind in der Regel einfacher und kostengünstiger zu installieren, erfordern aber unter Umständen mehr Wartung.
Traditionell basieren Wärmeübertragungsflüssigkeiten auf Mono-Propylenglykol (MPG), einem Produkt der petrochemischen Industrie. Mit dem Fokus auf die Ziele zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen ist es an der Zeit. Alternativen zu herkömmlichen Wärmeübertragungsprodukten in Betracht zu ziehen. Eines dieser Produkte ist Greenway® Neo Heat Pump N, eine Flüssigkeit auf pflanzlicher Basis, die aus biobasiertem 1,3-Propandiol formuliert wird. Zur Herstellung dieser Biotechnologie werden Pflanzen geerntet, fermentiert und veredelt. Die Verwendung eines biologisch abbaubaren Produkts wie Greenway® Neo Heat Pump N verringert das Risiko einer Bodenverschmutzung im Falle eines Lecks, was bei einem Wärmepumpensystem besonders wichtig ist, und bietet einen hervorragenden Korrosionsschutz. Darüber hinaus verbraucht der Produktionsprozess von biobasiertem 1,3-Propandiol weniger Energie und emittiert weniger CO2 als MPG oder synthetische Chemikalien, was zu einem kleineren ökologischen Fußabdruck beiträgt. Konkret ist der Ersatz von Ölkesseln durch weniger energieintensive Wärmepumpen, die mit Prozessflüssigkeiten mit geringen Umweltauswirkungen gefüllt sind, der erste Schritt zu einem verantwortungsbewussten Vorgehen. Alle Wärmepumpen benötigen Strom, um zu funktionieren. Sie können aber sehr energieeffiziente Wärme mit einem hohen Leistungsfaktor (COP) von bis zu 5 liefern, während die besten Brennwertkessel nur einen COP von 0,9 haben. Die Gerätehersteller setzen ihre Forschung und Entwicklung fort, um die Ziele der Dekarbonisierung zu erreichen.
*Quelle l’EHPA **Gemäß IPCC4