Fluorierte Treibhausgase: Die Herausforderungen der neuen Verordnung

Zum 1. Januar 2015 trat die neue europäische Verordnung über fluorierte Treibhausgase (HFKW) in Kraft (Verordnung (EU) Nr. 517/2014 vom 16. April 2014 – ABl. EU vom 20. Mai 2014). Das Hauptziel dieser „F-Gas-Verordnung“ ist die schrittweise Reduzierung der Mengen an fluorierten Treibhausgasen, die in der Europäischen Union durch Beschränkungen beim Inverkehrbringen und bei der Verwendung eingesetzt werden.

Fluorierte Treibhausgase werden heute in zahlreichen industriellen Anwendungen eingesetzt (vorwiegend als Kältemittel, Dämmstoffe, Lösungsmittel oder Feuerlöschmittel) und weisen ein sehr hohes Treibhauspotenzial auf. Dabei existieren bereits alternative Technologien mit vergleichbarer Effizienz und geringerer oder gar keiner Umweltbelastung, oder sie befinden sich derzeit in der Entwicklung. Die Maßnahmen der neuen F-Gas-Verordnung sollen die Einführung dieser Ersatztechnologien und -gase beschleunigen. Unternehmen, die Verfahren mit fluorierten Treibhausgasen nutzen, müssen sich – ebenso wie ihre Zulieferer und Dienstleister – schnell an diese neuen HSE-Vorgaben anpassen, sowohl bei künftigen Investitionen als auch bei der Wartung und Kontrolle ihrer bestehenden Anlagen.

Hintergrund

Zu den fluorierten Treibhausgasen zählen:

• HFKW – teilfluorierte Kohlenwasserstoffe. Sie werden als Kältemittel in Kälte- und Klimaanlagen (z. B. HFKW-134a, HFKW-407c, HFKW-410a), als Feuerlöschgase (z. B. HFKW-227ea, vertrieben unter dem Namen FM200®, oder HFKW-23, vertrieben unter dem Namen FR13®), als Treibmittel in Schaumstoffen oder als Lösungsmittel verwendet.
• FKW – vollfluorierte Kohlenwasserstoffe. Sie werden hauptsächlich als Feuerlöschmittel (z. B. FKW-31-10, vertrieben unter dem Namen CEA410®) und als Lösungsmittel eingesetzt.
• SF6 – Schwefelhexafluorid. Dieses Gas wird als Isoliergas in elektrischen Hochspannungsanlagen (Leistungsschalter, Schaltanlagen, gasisolierte Schaltanlagen) verwendet.

Wie Kohlendioxid oder Methan unterliegen auch fluorierte Treibhausgase dem Kyoto-Protokoll. Sie machen zwar nur 2 % der in der Europäischen Union emittierten Treibhausgase aus, besitzen jedoch ein weitaus höheres Treibhauspotenzial (GWP)[1] als Kohlendioxid. So hat beispielsweise die Freisetzung von 1 kg HFKW-134a in die Atmosphäre die gleiche Klimawirkung wie 1430 kg CO₂, was einer Autofahrt von 10.000 km entspricht.

Emissionen von fluorierten Treibhausgasen entstehen bei Anwendungen im Freien (z. B. Sprühdosen oder Lösungsmittel), aber auch durch Leckagen an Anlagen, die diese Gase enthalten. Laut dem französischen Umweltministerium entweichen jährlich über 6.000 Tonnen Kältemittel aus Klima-, Kälte- oder Wärmepumpenanlagen in Frankreich! Dies entspricht einer Klimawirkung, die den jährlichen CO₂ -Emissionen von 6.900.000 Autos gleichkommt!

Darüber hinaus nehmen Produktion und Verwendung fluorierter Treibhausgase seit Anfang der 1990er Jahre stark zu. Die Industrie hat massiv auf HFKW zurückgegriffen, um ozonabbauende Substanzen (ODS) wie FCKW (z. B. R12), H-FCKW (z. B. R22) und Halone zu ersetzen, die bis dahin als Kältemittel und Löschmittel eingesetzt wurden und deren schrittweise Abschaffung gemäß dem Montrealer Protokoll von 1987 festgelegt wurde.

Während die Reduzierung der ODS zwar den Abbau der Ozonschicht gestoppt hat, steht die gleichzeitige Zunahme fluorierter Treibhausgase jedoch im Widerspruch zum Klimaschutz.

Vor diesem Hintergrund hat die Europäische Union eine neue F-Gas-Verordnung verabschiedet, die darauf abzielt, die Mengen an fluorierten Treibhausgasen, insbesondere HFKW, zu verringern und deren Ersatz durch klimafreundlichere Substanzen zu fördern. Die bereits in der vorherigen F-Gas-Verordnung[2] festgelegten Anforderungen zur Vermeidung von Leckagen und flüchtigen Emissionen fluorierter Treibhausgase bleiben zudem mit einigen Anpassungen bestehen.

Wichtigste Neuerungen der F-Gas-Verordnung

1) Neue Beschränkungen für das Inverkehrbringen und die Verwendung fluorierter Treibhausgase

Erstens unterliegen Gasproduzenten sowie Importeure von Gasen oder vorgefüllten Geräten einem neuen Quotensystem, um die auf dem Markt verfügbaren HFKW-Mengen zu reduzieren. Die Gesamtmenge der in Verkehr gebrachten HFKW wird schrittweise in 2- oder 3-Jahres-Intervallen gesenkt. Ziel ist es, diese Menge bis 2030 um 79 % gegenüber dem Durchschnitt der Jahre 2009–2012 zu reduzieren. Bereits 2018 wird der Rückgang 37 % betragen!

Zweitens wurden neue Verbote für das Inverkehrbringen von Geräten festgelegt. Diese betreffen insbesondere:

• Ab dem 1. Januar 2016: Brandschutzeinrichtungen, die HFKW-23 enthalten.
• Ab dem 1. Januar 2020: Stationäre Kälteanlagen, die HFKW mit einem GWP ≥ 2.500 enthalten (z. B. HFKW-404a), ausgenommen Anwendungen, die für die Kühlung von Produkten auf Temperaturen unter -50 °C ausgelegt sind.
• Ab dem 1. Januar 2025: Split-Klimageräte, die weniger als 3 kg fluorierte Treibhausgase mit einem GWP ≥ 750 enthalten (z. B. HFKW-134a, HFKW-407c, HFKW-410a).

Die neue F-Gas-Verordnung verbietet zudem die Verwendung von:

• Ab dem 1. Januar 2020: Allen neuen (bisher nicht verwendeten) fluorierten Treibhausgasen mit einem GWP ≥ 2.500 für die Wartung oder Instandhaltung von Kälteanlagen mit einer Füllmenge von 40 Tonnen CO2-Äquivalent oder mehr (entspricht etwa 10 kg HFKW-404A).
• Ab dem 1. Januar 2030: Allen fluorierten Treibhausgasen (auch aufgearbeiteten oder recycelten) mit einem GWP ≥ 2.500 für die Wartung oder Instandhaltung von Kälteanlagen mit einer Füllmenge ≥ 40 Tonnen CO2-Äquivalent.

Langfristig können die betroffenen Kälteanlagen für Wartungszwecke nicht mehr mit diesen Gasen befüllt werden, was eine Umstellung auf ein neues Kältemittel oder einen Austausch der Anlagen erforderlich macht. Unternehmen müssen sich daher schnell auf diese neuen Beschränkungen einstellen und Folgendes berücksichtigen:

• Für die Wartung bestehender Anlagen => Ein erheblicher Teil der vermarkteten HFKW wird für die Wartung und Nachfüllung bestehender Anlagen verwendet. Die Verringerung der verfügbaren Mengen auf dem Markt und die zu erwartenden Lieferengpässe sollten Unternehmen dazu veranlassen, noch stärker auf die Dichtheit der Kältemittel in ihren Anlagen zu achten. zur Vermeidung flüchtiger Emissionen. Auch Recycling- und Regenerationsverfahren für HFKW-Kältemittel werden künftig an Bedeutung gewinnen.
• Für künftige Investitionen => Es gibt bereits verschiedene Alternativen zu fluorierten Treibhausgasen für Anwendungen in der Kälte- und Klimatechnik sowie im Brandschutz. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen technologischen Optionen hinsichtlich Kosten, Effizienz, Sicherheit und Umweltauswirkungen (siehe Umwelt-Regulierungs-Monitoring) wurden in Vergleichsstudien untersucht, um Unternehmen bei ihren Entscheidungen zu unterstützen[3]. Neben der Entwicklung neuer Moleküle wie HFO[4] ist auch eine Rückbesinnung auf bestehende Technologien auf Basis von Kohlenwasserstoffen (z. B. Isobutan (HC-600a) oder Propan (HC-290) als Kältemittel) oder „natürlichen“ Gasen (z. B. Ammoniak oder Kohlendioxid als Kältemittel / Kohlendioxid, Stickstoff oder Argon als Löschmittel) zu beobachten. Im Vergleich zu fluorierten Treibhausgasen weisen natürliche Gase wie Kohlenwasserstoffe jedoch Gefahrenmerkmale (Entflammbarkeit, Toxizität oder Erstickungsgefahr) auf, die besondere Sicherheitsvorkehrungen erfordern. Es ist daher nicht vertretbar, ein Umweltrisiko durch den Ersatz fluorierter Treibhausgase in ein Sicherheitsrisiko für Personen umzuwandeln.

2) Anpassung der Bestimmungen zur Dichtheitskontrolle von fluorierten Treibhausgasen

Im Rahmen der neuen F-Gase-Verordnung richten sich die Intervalle für Dichtheitskontrollen bei Kälte- und Klimaanlagen sowie Brandschutzsystemen nicht mehr nach der tatsächlichen Füllmenge (in kg), sondern nach dem CO2-Äquivalent. Dichtheitskontrollen sind demnach wie folgt durchzuführen:

• alle 12 Monate bei einer Füllmenge von ≥ 5 t CO2-Äq. bis < 50 t CO2-Äq.
• alle 6 Monate bei einer Füllmenge von ≥ 50 t CO2-Äq. bis < 500 t CO2-Äq.
• alle 3 Monate bei einer Füllmenge von ≥ 500 t CO2-Äq.

Zur Erinnerung: Bisher galten diese drei Kontrollintervalle ab einer tatsächlichen Füllmenge von:

• 2 kg, 30 kg und 300 kg für Kälte- und Klimaanlagen
• 3 kg, 30 kg und 300 kg für Brandschutzsysteme.

Zur Berechnung des CO2-Äquivalents muss die Gasmenge mit ihrem GWP-Wert multipliziert werden. Beispiel: Der GWP-Wert von HFKW-134a liegt bei 1430. Der Schwellenwert von 5 t CO2-Äq., ab dem eine jährliche Kontrollpflicht besteht, entspricht somit 3,5 kg HFKW-134a. Die nachstehende, vom Umweltministerium erstellte Äquivalenztabelle hilft dabei, für die wichtigsten fluorierten Treibhausgase die neuen Kontrollintervalle basierend auf der tatsächlichen Füllmenge zu ermitteln:

Beim Betrachten dieser Tabelle wird deutlich, dass einige Anlagen mit weniger als 2 kg HFKW-23 oder HFKW-404a nun einer Dichtheitsprüfung unterliegen, obwohl sie zuvor davon ausgenommen waren. Umgekehrt können einige Anlagen mit etwas mehr als 2 kg HFKW-134a, HFKW-407c oder HFKW-410a nun von dieser Pflicht befreit sein.

Hinweis: Die neue F-Gase-Verordnung unterwirft auch elektrische Schaltanlagen, die SF6 enthalten, denselben Kontrollkriterien, es sei denn, sie enthalten weniger als 6 kg Gas (tatsächliche Füllmenge), weisen eine Leckrate von < 0,1 % auf und/oder sind mit einer Druck- oder Dichteüberwachung ausgestattet.

Was gilt für die französische Kältemittelverordnung?

Die nationalen Vorschriften für Kältemittel[5], einschließlich HFKW und FKW, müssen zwingend angepasst werden, um sie mit der neuen F-Gase-Verordnung in Einklang zu bringen. Das Umweltministerium plant insbesondere, die Bestimmungen zu Dichtheitskontrollen bei Kälte- und Klimaanlagen wie folgt zu aktualisieren:

• Anpassung der Kontrollintervalle an das neue Kriterium der Füllmenge in t CO2-Äq.
• und erstellen eine behördliche Kennzeichnung, die bestätigt, ob eine Dichtheitsprüfung der Anlage durchgeführt wurde oder nicht.

Welche Maßnahmen sind zu ergreifen?

Im Hinblick auf das Inkrafttreten der neuen F-Gas-Verordnung zum 1. Januar 2015 müssen Industrieunternehmen zusammenfassend:

• Ihre Anlagen, die fluorierte Treibhausgase enthalten, erfassen
• Für jede Anlage die Art und Menge des Kältemittels notieren
• Den CO2-Äquivalent-Gehalt auf Basis der GWP-Werte berechnen, um die neuen Intervalle für die Dichtheitsprüfung zu bestimmen
• Alle diese neuen Anforderungen in ihre Beschaffungs- und Wartungsprozesse für die betroffenen Anlagen integrieren.

[1] GWP = Global Warming Potential (Treibhauspotenzial) über 100 Jahre von 1 kg des jeweiligen Gases im Vergleich zu 1 kg CO2

[2] Verordnung (EG) Nr. 842/2006 vom 17. Mai 2006

[3] Vgl. insbesondere die von ADEME, AFCE und UNICLIMA veröffentlichte Studie zu „Alternativen zu HFKW in Kälte- und Klimaanwendungen“: http://www.afce.asso.fr/en-france/etude-sur-les-alternatives-aux-hfc-a-fort-gwp

[4] Hydrofluorolefine: Hierbei handelt es sich um ungesättigte HFKW-Moleküle mit einer sehr kurzen Lebensdauer in der Atmosphäre und somit einem sehr niedrigen GWP. So könnte HFO-1234yf das HFKW-134a in denselben Systemen ersetzen, da die Druck- und Temperatureigenschaften nahezu identisch sind.

[5] Artikel R. 543-75 ff. des französischen Umweltgesetzbuches (Code de l'environnement), ergänzt durch den Erlass vom 7. Mai 2007

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