Projektbericht: Energienutzung einer Kälteanlage mit dem Kältemittel Propan (R290)

  • Projektbericht: Energienutzung einer Kälteanlage mit dem Kältemittel Propan (R290)
  • Vor- und Nachteile bei der Wahl von Propan als Kältemittel
  • Die Propan-Kälteanlage / Fließbilder
  • Propan (R290) vs. R404A: Energieverbrauch
  • – TEWI-Betrachtung

Für die Gartenbauzentrale eG in Papenburg erstellte die Alwin Otten GmbH, Meppen, in Zusammenarbeit mit der Elektro Evers Gartenbautechnik und Anlagenbau GmbH, Papenburg, eine Kälteanlage mit dem Kältemittel Propan (R290). In einer Bachelorarbeit wurde die Kälteanlage analysiert und eine Energiekosten-Vergleichsberechnung für eine R404A-Kälteanlage unter identischen Rahmenbedingungen durchgeführt.

Abbildung 1 und 2: Rohranbindung im Außenbereich mit gekennzeichneten Warnschildern für Propananlagen (Alle Abb. Alwin Otten) Die Gartenbauzentrale eG in Papenburg verfügt über zwei Kühlräume von jeweils ca. 450 m² Grundfläche, die zur Kühlung von Schnittlauch genutzt werden. Dabei wird die Raumtemperatur auf -8 bis -10 °C heruntergekühlt. Ein weiterer Kühlraum (Kühlraum 3) wird für die Kühlung von Gurken genutzt. Dieser Kühlraum wird jedoch nur von April bis September gekühlt. Die gelagerten Gurken brauchen eine Raumtemperatur von +10 °C. Früher erfolgte die Kühlung des Kühlraums über eine R22-Anlage, die jedoch aufgrund häufiger Reparaturen und durch das seit Anfang 2015 geltende Verbot der Verwendung des Kältemittels R22 ersetzt werden sollte. Es musste eine Anlage geplant werden, die es ermöglicht, die Kühlräume 1 und 2 auf ca. -8 °C und den Kühlraum 3 (während der Gurkensaison) auf +10 °C zu kühlen. Die Anlage sollte möglichst energieeffizient und umweltschonend betrieben werden. Ursprünglich war eine R404A-Anlage vorgesehen. Hierfür wäre eine Kältemittelfüllmenge von etwa 750 kg R404A notwendig gewesen. Die hohen Kosten durch lange Kupfer-Rohrleitungswege, die große Menge an Kältemittel und die Tatsache, dass durch die Revision der F-Gase-Verordnung alle Kältemittel mit einem GWP über 2.500 vom Markt verschwinden, waren Gründe, sich gegen den Einsatz dieses Kältemittels zu entscheiden.

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Artikelnummer: cci34724

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3 Kommentare zu “Projektbericht: Energienutzung einer Kälteanlage mit dem Kältemittel Propan (R290)

  1. Der Grund für die Erarbeitung der beiden Systeme war es, deutlich zu machen, dass auch mit einem indirekten Kühlsystem eine nahezu gleichermaßen effiziente Kälteanalage betrieben werden kann wie mit einer Direktverdampfungs-Anlage. Zudem ist das Projekt aus Sicht der Praxis betrachtet worden. Wie im Fachartikel erläutert, kann in diesem Anwendungsfall aufgrund der erforderlichen Kältemittelfüllmenge keine R290-Anlage zur Direktverdampfung eingesetzt werden. Hier gibt es nur die Möglichkeit, ein indirektes System zum Einsatz zu bringen. In der Praxis wäre für denselben Fall mit dem Kältemittel R404A eine Direktverdampfung eingesetzt worden. Deshalb wäre eine Betrachtung einer R404A-Anlage als indirektes System weniger interessant, da dieses in der Realität nicht zu Tragen kommen würde. Die Ermittlungen sind sehr praxisnah und veranschaulichen wie effektiv die unterschiedlichen Systeme arbeiten und inwiefern der Einsatz des natürlichen Kältemittels Energie einspart. Gerade im Zeitalter der neuen F-Gase Verordnung ist der Einsatz natürlicher Kältemittel interessant und sollte näher betrachtet werden.
    Weiterhin ist die Leckagerate angesprochen worden. Die Aussage, dass die Direktverdampfung eine geringere Leckagerate hat als die Soleanlage, ist so nicht richtig. Wenn von einer Leckagerate bei R404A von 1 % ausgegangen wird und bei R290 von 4 % sieht es auf dem ersten Blick natürlich so aus, als sei die Leckagerate der R404A-Anlage geringer. Hierbei muss aber auf die Kältemittel-Füllmenge geachtet werden. Im Fachartikel wurde erwähnt, dass bei dem Anwendungsfall der R404A-Anlage insgesamt 750 kg Kältemittel notwendig gewesen wären, während es bei R290 nur 90 kg sind. Somit ist die Leckage bei R404A mit 7,5 kg doppelt so hoch wie bei R290 mit 3,6 kg. Dies wird auch bei der TEWI-Betrachtung ersichtlich.
    Eventuell können noch die verwendeten Werte (Leckagerate L, Rückgewinnungsfaktor alpha) für die TEWI-Betrachtung nachgereicht werden?
    Durch Nachrechnen: L R404A = ca. 1 %, L R290 = ca. 4 %
    Hat eine weit verzweigte Direktverdampfungsanlage eine geringere Leckagerate als eine kompakte Sole-Anlage?
    Eine TEWI-Betrachtung bezogen auf 15 Jahre wurde im Fachartikel nachgetragen.

  2. Eventuell können noch die verwendeten Werte (Leckagerate L, Rückgewinnungsfaktor alpha) für die TEWI-Betrachtung nachgereicht werden?
    Durch Nachrechnen: L R404A = ca. 1 %, L R290 = ca. 4 %
    Hat eine weit verzweigte Direktverdampfungsanlage eine geringere Leckagerate als eine kompakte Sole-Anlage?
    Eine TEWI-Betrachtung bezogen auf ein Jahr verzerrt das Bild doch etwas, da die Rückgewinnungsverluste überproportional eingehen (besser: 15 Jahre)

  3. Sehr netter Beitrag, aber warum vergleicht man hier Äpfel mit Birnen? Warum wurden zur Datenermittlung zwei unterschiedliche Systeme verwendet?
    Wäre es nicht sinnvoller gewesen zwei „Kaltwassersätze“ oder zwei
    „Direktverdampfungssysteme“ miteinander zu vergleichen?

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