Forschungsprojekt Natural HVACR 4 LIFE untersucht den Einsatz von CO₂ als Kältemittel

Kühl- und Kältetechnik ist für den Lebensmitteleinzelhandel (LEH) essenziell. Im Lebensmittelbereich macht der gesamte Bereich Kühlung teilweise mehr als 50 Prozent der Betriebskosten aus – hohe Kostenbeträge, die über immenses Einsparpotenzial verfügen. Die umfassenden Möglichkeiten von moderner Kältetechnik jedoch, die finanzielle Ressourcen und das Klima schonen, scheinen noch nicht flächendeckend von Marktbetreibern berücksichtigt zu werden.¹

Die Verwendung einer Vielzahl von Kältemitteln und die kontinuierliche Suche nach Möglichkeiten, um das beste Gleichgewicht zwischen Treibhauspotenzial, Sicherheit, Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Gesamtumweltbelastung zu erzielen, ist ein wesentlicher Bestandteil der Kältemittelpolitik von Daikin. Mit dem Forschungsprojekt namens „Natural HVACR 4 LIFE“² – initiiert durch Daikin Europe N.V. gemeinsam mit den Tochterunternehmen Daikin Airconditioning Germany und Daikin AC Spain – unterstützt Daikin die Ziele des Kigali-Abkommens (Ergänzung zum Montreal Protokoll) und der EU-F-Gase-Verordnung, den Verbrauch von HFKW schrittweise zu reduzieren. Die Vision: Den Weg hin zu einer nachhaltigen, kohlenstoffarmen Zukunft in ganz Europa ebnen.

Gestützt auf wissenschaftlicher Basis soll identifiziert werden, wie sich Marktbarrieren reduzieren lassen, die den Einsatz eines integrierten Kälte-, Heiz- und Komfortkühlsystems für den Lebensmitteleinzelhandel in Bezug auf Energie und Sicherheit bislang einschränken. Zum Einsatz kommen beim Projekt ausschließlich Geräte mit dem Kältemittel CO₂, denn im Rahmen von Natural HVACR 4 LIFE wird am Ausbau der Einsatzmöglichkeiten des Daikin CO₂ Conveni-Packs geforscht. Ein Team von Fachleuten und Experten unterstützt das Forschungsprojekt, das durch das EU-Förderprogramm LIFE³ (L'Instrument Financier pour l'Environnement), welches als einziges EU-Förderprogramm ausschließlich Umweltschutzbelange unterstützt, kofinanziert wird.

Im Rahmen des LIFE-Projekts wird daher das Potenzial eines Geräts untersucht, welches als Kältemittel CO₂ verwendet. Hierbei geht es darum, Vorschläge zu erarbeiten, wie bestehende Sicherheitsvorgaben der Normung angepasst werden können. Weiterhin soll untersucht werden, wie die Energieeffizienz des Systems im Rahmen der Ecodesign-Richtlinien besser bewertet werden kann. Sicherheit und Energieeffizienz sind typische Herausforderungen bei der Verwendung von CO₂ als Kältemittel, insbesondere in warmen Klimazonen.

Das gewählte Gerät des Forschungsprojekts Natural HVACR 4 LIFE ist das im Jahr 2020 von Daikin entwickelte Conveni-Pack mit dem Kältemittel CO₂: Eine kosten- und energieeffiziente All-In-One-Lösung, die Lebensmittelkühlung, Wärmerückgewinnung, Wärmepumpe und Klimaanlage in einer Einheit vereint, um so den Anforderungen der gewerblichen Kühlung im europäischen LEH gerecht zu werden. Energiekosteneinsparungen von jährlich bis zu 50 % werden so möglich. Mit einem GWP (Global Warming Potential = Treibhauspotenzial) von 1 hat CO₂, sollte es bei einer Leckage austreten, besonders geringe Umweltauswirkungen.

Die Umsetzung des Natural HVACR 4 LIFE Projekts begann im Daikin Europe Werk Ostende in Belgien, wo der erste Prototyp des Conveni-Pack CO₂ seit Januar 2020 in einem simulierten Lebensmittelmarkt getestet wird. Dieser Standort wird sowohl in Bezug auf den Betrieb als auch auf die Leistung genau überwacht, um den Gesamtenergieverbrauch der Lösung zu messen. Er wird außerdem genutzt, um die Machbarkeit innovativer Technologien wie der Kälte-(Wärme-)Speicherung und der CO₂-Kassetten-Inneneinheit in der Zukunft zu demonstrieren.

Um Realbedingungen und so eine variable Last zu erzeugen, werden z. B. mit Wasser gefüllte Tanks in einem Kühlraum (oder begehbaren Kühler) aufgestellt. Bestimmt durch einen Zeitplan wird Wasser von einer Heizung erwärmt, wodurch dynamische Last auf das Kühlsystem erzwungen wird.

Weiter ging es mit einem im Juli 2020 in Pilsen ausgeführten Projekt: Auf dem Gelände der tschechischen Daikin-Fabrik DICZ wurde ein kleiner Conveni-Shop errichtet, in dem die Mitarbeiter Speisen und Getränke erwerben können. Er ist 100 m² groß und wurde mit einem CO₂ Conveni-Pack ausgestattet. In einem nächsten Schritt fand die Umsetzung der Überwachung in tatsächlichen Supermärkten in Deutschland und Frankreich statt, um auch die reale Erprobung in mittleren bis warmen Klimazonen zu gewährleisten.

Ab den Wintermonaten 2020 wurden im Rahmen des Projekts weitere Ideen mit Realbedingungen umgesetzt. In einer 770 m² großen Filiale des Discounters Penny im Niedersächsischen Detmerode sind seit Dezember 2020 zwei CO₂ Conveni-Pack-Systeme installiert. Ein zweites Projekt wurde im Januar 2021 im Pennymarkt Scharbeutz an der deutschen Ostseeküste initiiert. Im Februar 2021 wurde erstmals ein Supermarkt auf französischem Boden für Natural HVACR 4 LIFE gewählt: eine 450 m² große, ebenso mit einem CO₂ Conveni-Pack ausgestattete Filiale von Coccinelle in Vernon, südlich von Paris.

Im Verlauf des Jahres 2021 gewann das Forschungsprojekt Natural HVACR 4 LIFE einen weiteren Teilnehmer: Die Bio Company, eine auf Bio-Lebensmittel und Naturkosmetik sowie Reinigungsmittel spezialisierte Supermarktgruppe mit über 60 Filialen in Deutschland, setzt auf das CO₂ Conveni-Pack. Das Unternehmen, das das Thema Nachhaltigkeit seit seiner Gründung im Jahr 1999 in seiner Philosphie verankert hat, war auf der Suche nach einem Kühlkonzept für seine Filiale am Walther-Schreiber-Platz in Berlin. Das CO₂ Conveni-Pack mit dem Kältemittel CO₂ war für die Bio Company deshalb eine vielversprechende und nachhaltige Lösung für die Zukunft. Installiert wurde das neue CO₂ Conveni-Pack in der Berliner Filiale im Juli 2021 – begleitet mit einem Monitoring aller Werte über den Zeitraum von einem Jahr.

Auf der Grundlage der verschiedenen Überwachungsergebnisse soll künftig der potenzielle Beitrag einer zusätzlichen Kältespeicherung zur weiteren Steigerung der Energieeffizienz und damit zur Reduzierung des Energieverbrauchs bewertet werden.