27. Juli 2015 Autor: Rolf Grupp (Bearbeiter)

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cci Forum: Treibhausefffekt von einem kg Kältemittel

Synthetische Kältemittel haben meist hohe Beiträge zum Treibhausefffekt. Aber wie kann man auch einem Nichtfachmann anschaulich erläutern, wie groß dieser Treibhauseffekt tatsächlich ist? Dazu ein Rechenbeispiel.
Die Ausgangslage: Aus dem Kältekreislauf einer Klimaanlage entweicht aufgrund einer Leckage 1 kg des Kältemittels R410A. Dieses kg Kältemittel entspricht einem CO2-Äquivalent von 2.088 kg CO2.
Der Vergleich: Ein 140 m² großes Einfamilienhaus wird mit einer Brennwertanlage beheizt, die im Fall
a) mit Heizöl und im Fall
b) mit Erdgas betrieben wird. Das Haus hat einen Wärmeverbrauch von 70 kWh/m²a.
Die Frage: Wie lange (in Monaten) kann ich dieses Haus beheizen, bis das CO2-Äquivalent des kg Kältemittels von 2.088 kg CO2 erreicht ist?

Antworten der Leser

1.
Bei der Annahme, dass eine Gasbrennwertheizung einen CO2-Ausstoß von 260 g/KWh und eine Ölheizung 290 g/KWh hat, kann der Kunde mit der Gasheizung 9 Monate und 25 Tage heizen, bis die 2088 kg CO2 verbraucht sind. Der Kunde mit der Ölheizung kann nur 8 Monate und 24,5 Tage heizen.

A. Raphael Riedesser, Staatl. gepr. Kälte- Klimasystemtechniker, Technischer Betriebswirt IHK, Alfred Kaut GmbH & Co. Elektrizitätsgesellschaft, Uhingen, 08.01.2015


2.
Fall a) Heizen mit Heizöl
Annahme: Heizöl EL, NT-Kessel, Altbau, hohe Vorlauftemperatur, Jahresnutzungsgrad 92 %
Verbrennungsgleichung Kohlenstoff: 1 C + 1 O2 = 1 CO2
Molare Masse C: 12,01 g/mol
Molare Masse CO2: 44,01 g/mol
2.088 kg CO2 entsprechen bei einem molaren Gewicht von 44,01 g/mol etwa 47.444 mol.
47.444 mol C entsprechen bei einem molaren Gewicht von 12,01 g/mol etwa 569,8 kg.
Bei einem mittleren Masseanteil des Kohlenstoffs von 86,5 % im Erdöl EL und einer vollständigen Verbrennung können also 658,7 kg Erdöl EL verbrannt werden, um nicht mehr als 2.088 kg Kohlendioxid freizusetzen. Bei einem mittleren Heizwert von 11,8 kWh/kg, einem Jahresnutzungsgrad von 92 %, einem Jahresverbrauch von 70 kWh/m²a und einer Fläche von 140 m² kann ein Haus damit etwa 0,73 Jahre bzw. 8,8 Monate geheizt werden.

Fall b) Heizen mit Erdgas
Annahme: Erdgas H, Brennwertkessel, Neubau, niedrige Vorlauftemperatur, Jahresnutzungsgrad 107 %
Erdgas H besteht aus zirca 98 % Methan, 1 % weiteren Alkanen (Ethan, Propan, Butan, Pentan) und 1 % Inertgasen.
Für die weitere Berechnung wird davon ausgegangen, dass sich die weiteren Alkane wie Methan verhalten und der entstehende Fehler im Folgenden vernachlässigt wird. Die Erhöhung des Gasverbrauchs durch den 1 %-igen Anteil an Inertgasen wird in den folgenden Betrachtungen vernachlässigt. Bei anderen Gassorten, wie Erdgas H aus Norddeutschland oder Erdgas L ist der entstehende Fehler aus meiner Sicht nicht zu vernachlässigen.
Verbrennungsgleichung Methan: 1CH4 + 2O2 = 1CO2 + 2H2O
Molare Masse CO2: 44,01 g/mol
Molare Masse CH4: 16,04 g/mol
2.088 kg CO2 entsprechen bei einem molaren Gewicht von 44,01 g/mol etwa 47.444 mol.
47.444 mol CH4 entsprechen bei einem molaren Gewicht von 16,04 g/mol etwa 761,0 kg.
Bei einer vollständigen Verbrennung können also 761,0 kg Erdgas H verbrannt werden, um nicht mehr als 2.088 kg Kohlendioxid freizusetzen. Bei einem mittleren Heizwert von 13 kWh/kg, einem Jahresnutzungsgrad von 107 %, einem Jahresverbrauch von 70 kWh/m²a und einer Fläche von 140 m² kann ein Haus damit etwa 1,08 Jahre bzw. 13,0 Monate geheizt werden.
Kurzfassung der Antworten: Fall a) 8,8 Monate bzw. Fall b) 13,0 Monate
Würde man einen hocheffizienten Öl-Brennwertkessel nutzen und lediglich Erdgas L verbrennen, würden die Fälle a) und b) übrigens recht nah zusammenliegen.

Sebastian Buchner, MEng. Dipl.-Ing. (FH), Geschäftsführer Brochier Energie- und Anlagentechnik GmbH, Nürnberg, 08.01.2015


3.
Ich biete folgende Lösung(en) an (Werte aus Wikipedia):
Mittlerer Heizwert Öl = 11,4 kWh/kg
Mittlere Dichte = 0,9 kg/l
CO2-Äquiv. = 2,6 kg CO2/l
Ergebnis: 12,45 Monate heizen, um 2.088 kg CO2 auszustoßen
Mittlerer Heizwert Gas = 10,0 kWh/m³
CO2-Äquiv. = 2,0 kg CO2/m³
Ergebnis: 12,78 Monate heizen, um 2.088 kg CO2 auszustoßen
Der Schlussbericht der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages „Schutz der Erdatmosphäre“ aus dem Jahr 1994 liefert direkte Emissionskennwerte:
Heizöl = 0,27 kg CO2/kWh (gemittelt zwischen Heizöl schwer und leicht; Wert gilt für den jeweils unteren Heizwert)
Ergebnis: 9,46 Monate
Erdgas = 0,20 kg CO2/kWh
Ergebnis: 12,78 Monate
Fazit: Ich denke, man kann die Angabe von einem Jahr heizen eines EFHs als CO2-Äquivalent zu 1 kg R410A stehen lassen. Die Zahl geht gut in den Kopf und man kann sie sich gut merken.

Dipl.-Ing.(BA) Michael Freiherr VDI, Kälteanlagenbauermeister, Stellv. Leiter Produktmanagement, Güntner GmbH & Co. KG, Fürstenfeldbruck, 08.01.2015


4.
Das ist ein guter Ansatz, um „Nichtkältefachleuten“ die Dimensionen des CO2-Äquivalent zu erklären.
Bei meinen Vorträgen zu dem Thema habe ich noch einen anderen Ansatz:
Mittelklasse-Pkw
CO2-Ausstoß: 120 g/km
GWP R404A 1 kg 3.922 kg CO2
32.683 km Fahrstrecke entspricht 1 kg R404A

Burkhard Dunst, Geschäftsführer Frigoteam Handels GmbH, Berlin, 08.01.2015


5.
Das sind ja alles sehr anschauliche Rechenbeispiele.
Für mich stellt sich nur die Frage wie die CO2-Äquivalentwerte ermittelt werden und wie glaubwürdig diese Werte sind.
Ich kann mir beim besten Willen nicht vorstellen,dass 1kg entwichenes Kältemittel R404A den gleichen Treibhauseffekt haben soll wie ein Jahr(32.683km) Autofahren??

Roland Deffner 10.01.2015

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