IEA HPT Annex 54: Wärmepumpensysteme mit Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotential

Aufgrund der in der F-Gasverordnung geforderten Mengenreduktion von teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (für 2020 um 37% und 2030 um 79% gegenüber 2015) kommt es zu einer Verknappung gängiger Kältemittel und damit potenziell zu einer Limitierung der Produktionskapazitäten von Wärmepumpen. Durch die in einer aktuell in Begutachtung befindenden Neufassung der F-Gasverordnung genannten künftigen Verbote von Kältemitteln mit einem GWP über 750 würde sich diese Situation drastisch verschärfen. Der Einsatz alternativer Kältemittel mit niedrigem GWP ist häufig mit Herausforderungen, z.B. Brennbarkeit, verbunden.

In diesem Projekt wurden daher anhand von Literaturrecherchen jene Kältemittel mit niedrigem GWP identifiziert, die ein Potenzial für den Einsatz in Wärmepumpen aufweisen. Anhand von Systemsimulationen wurden die für eine Umstellung von konventionellen Kältemitteln auf das (brennbare) Kältemittel R290, das häufig als besonders geeignetes Low-GWP-Kältemittel genannt wird, nötigen Anpassungen des Wärmepumpendesigns näher untersucht. Als Vergleichssystem fungierte ein Kältekreis mit dem in Österreich bei Wärmepumpen derzeitig am häufigsten eingesetzten Kältemittel R410A. Dabei wurde der Kältekreis insbesondere hinsichtlich der Reduktion der Kältemittelmenge optimiert.

In weiterer Folge wurden die beiden Systeme zusätzlich hinsichtlich ihrer Lebenszyklusklimabilanz, welche sowohl die Emissionen bei Herstellung, Errichtung und Rückbau, die direkten Emissionen durch Kältemittelaustritt als auch die indirekten Emissionen durch den Anlagenbetrieb berücksichtigt, verglichen.

Durch die internationale Vernetzung mit den anderen am HPT Annex 54 teilnehmenden Staaten (Südkorea, Japan, Italien, Schweden und die USA) konnten auch Forschungs- und Marktaktivitäten auf internationaler Ebene berücksichtigt werden. Aufgrund einer mehrjährigen Projektverlängerung des internationalen Projekts war der internationale Input in das nationale Projekt geringer als bei anderen IEA Projekten.

Ein Highlight im nationalen Projekt stellen die Aktivitäten hinsichtlich des Ausblicks bis 2030 zur Marktentwicklung von Wärmepumpen mit Low-GWP-Kältemittel dar. In drei Stakeholder-Workshops wurden die Markterwartungen mit den teilnehmenden Expert:innen diskutiert. Es ergab sich ein sehr breites Meinungsbild, das keine engere Festlegung auf eine bestimmte Aussage zum Ausblick 2030 zulässt. Die weitere Entwicklung hängt beispielsweise von möglichen Verboten konventioneller Kältemittel in der in Begutachtung befindlichen Neufassung der F-Gasverordnung oder einer vielfach diskutierten möglichen Novelle der nationalen Kälteanlagenverordnung ab.

Bzgl. der Dissemination wäre die thematische Verbindung mit der Lehre am Institut für Wärmetechnik an der TU Graz (Projektpartner), die im Zusammenhang mit dem IEA HPT Annex 54 entwickelte Weiterbildung im Umgang mit brennbaren Kältemittel und die regulären AIT-Wärmepumpenkurse zu nennen. Ergebnisworkshops mit politischen Entscheidungsträger:innen und anderen relevanten Stakeholdern aus der Wärmepumpen- und Kältetechnikbranche wurden unter dem Gesichtspunkt, die Erkenntnisse aus dem Projekt den relevanten Personenkreisen zugänglich zu machen, durchgeführt.

Weitere Publikationen

• Task 2 Report "Design guidelines for optimization of components and systems of Low GWP heat pumps" (2022)

Italien, Japan, Österreich, Schweden Südkorea, USA

Projektleitung

AIT Austrian Institute of Technogy GmbH
Center for Energy
Ing. Thomas Natiesta, MSc.
Giefinggasse 2
1210 Wien
Tel: +43 (0) 50550-6041
E-Mail: thomas.natiesta@ait.ac.at

Projektpartner

Österreichische Energieagentur – Austrian Energy Agency
DI Dr. Franz Zach
Mariahilfer Str. 136
1150 Wien
Tel: +43 1 5861524-106
E-Mail: Franz.Zach@energyagency.at

Technische Universität Graz
Institut für Wärmetechnik (IWT)
Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. René Rieberer
Inffeldgasse 25/B
8010 Graz
Tel.: 0316 873-7302
E-Mail: Rene.Rieberer@tugraz.at