Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Vom Produzenten zum Verbraucher – Kühlkette mit natürlichen Kältemitteln

Die Europäische Union ist der zweitgrößte Markt für Tiefkühlkost weltweit. Der Verbrauch von gekühlten und tiefgefrorenen Waren wächst dort jährlich um mehr als zehn Prozent. Das Managen der großen Lebensmittelmengen ist keine leichte Aufgabe für Produzenten, Lager-Logistiker und Händler, die dafür sorgen, dass die Güter ihr Ziel – den Endkonsumenten – erreichen. Zusätzlich müssen die Unternehmen sicherstellen, dass die Kühlkette bei der leicht verderblichen und beschränkt haltbaren Ware nicht unterbrochen wird. Darüber hinaus arbeiten sie daran, ihren durch Herstellung und Lagerung verursachten „Carbon Footprint“ möglichst klein zu halten, um dem Fortschreiten des Treibhauseffektes entgegenzuwirken.

In diesem Zusammenhang kommt der Kühlung von Lebensmitteln mit natürlichen Kältemitteln eine große Bedeutung zu. „Der Einsatz von Ammoniak, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffen kann erheblich dazu beitragen, die Umweltbilanz des eigenen Unternehmens zu verbessern“, erklärt Georges Hoeterickx, Vorstandsmitglied von eurammon, der Initiative für natürliche Kältemittel. „Natürliche Kältemittel sind umweltfreundlich, denn sie haben entweder gar kein – wie Ammoniak – oder lediglich ein vernachlässigbar geringes globales Erwärmungspotenzial. Darüber hinaus arbeiten Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln energieeffizient, was sich nicht nur in der CO2-Bilanz positiv widerspiegelt, sondern auch zu geringeren Betriebskosten führt.“ Nachfolgend zeigen einige Beispiele, wie Unternehmen natürliche Kältemittel einsetzen, um Lebensmittel kühl und frisch zu halten.

Logistikunternehmen reduziert Betriebskosten durch Nutzung natürlicher Kältemittel

Mit über 60.000 Mitarbeitern an 900 Orten in über 100 Ländern ist die Kühne + Nagel Gruppe eines der größten Logistikunternehmen der Welt. Das Distributionszentrum der Gruppe im englischen Wellingsborough übernimmt unter anderem das Supply-Chain-Management gefrorener und gekühlter Waren für führende britische Lebensmittel- und Getränkegroßhändler. Die Kälteprofis von Star Refrigeration entwarfen für die Gruppe eine neue hocheffiziente Kälteanlage mit dem Kältemittel Ammoniak (NH3) und integrierten sie in einer Rekordzeit von nur 23 Wochen in eine bestehende Lagerhalle. Die fertige Komplettlösung versorgt die Kühl- und Tiefkühlbereiche des Lagers, in denen sich unter anderem 17 Verladerampen für LKWs befinden.

Die Kälteanlage hält den Tiefkühlbereich mit einer Leistung von 500 Kilowatt bei -25 °C. Der Pluskühlbereich arbeitet mit einer Temperatur von +2 °C, erreicht durch eine Leistung von 650 Kilowatt. Das System besteht aus einer zweistufigen Ammoniak-Anlage mit Heißgasabtauung der Verdampfer. Als umweltbewusstes natürliches Kältemittel ohne globales Erwärmungs- und Ozonzerstörungspotenzial fiel die Wahl auf NH3. Das System besteht aus einer zweistufigen Ammoniak-Umpumpen-Anlage mit Heißgasabtauung der Verdampfer. Das kompakte und hocheffiziente System umfasst zwei Nieder- und Hochdruckverdichter, ein Hochdruckabscheider und zwei Verdunstungsverflüssiger. Durch die innovative Lösung reduziert Kühne + Nagel die Betriebskosten um rund £ 50.000 pro Jahr, verglichen mit einem herkömmlichen Pumpensystem.

Ganzjährig frisches Obst dank kontrollierter Atmosphäre

Seit über 125 Jahren handelt die Firma Obst Gößl mit Sitz im österreichischen Puch mit Obst. Direkt nach der Ernte lagert der Obstgroßhändler seine Äpfel in „kontrollierter Atmosphäre“ ein. Hierfür wird in den Kühlzellen der sogenannten CA-Läger (Controlled Atmosphere) der Sauerstoff-Gehalt reduziert. Gleichzeitig wird der Kohlendioxid-Gehalt heraufgesetzt und die Äpfel bei ein bis zwei Grad Celsius und einer hohen Luftfeuchtigkeit in eine Art Winterschlaf versetzt. Diese Lagertechnik sorgt dafür, dass die Äpfel über das ganze Jahr hinweg „baumfrisch“ ausgeliefert werden können.

2009 plante das Unternehmen die Ausweitung seiner Lagerkapazität. Vorgesehen war die Errichtung von drei zusätzlichen CA-Lägern mit einer Grundfläche von jeweils 100 Quadratmetern und einer Höhe von zehn Metern, um die Lagerkapazität in kontrollierter Atmosphäre von bislang 250 Tonnen auf insgesamt 300 Tonnen zu steigern. Außerdem sollte zusätzlich ein neues Hochregallager mit einer Gesamtkapazität von rund 6.000 Großkisten für jeweils 300 Kilogramm Äpfel gebaut werden. Mit der hierfür erforderlichen Erweiterung der bestehenden Kälteversorgung wurde Johnson Controls beauftragt. Die Kälteexperten installierten eine Kompressionskälteanlage mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak (NH3), die 2010 ihren Betrieb aufnahm. Als Kälteträger kommt ein Ethylenglykolwassergemisch zum Einsatz.

Um im Hochregallager eine kontinuierliche Temperatur von ein bis höchstens drei Grad Celsius zu gewährleisten, installierte Johnson Controls eine Sole-Umluftkühlanlage im Bereich der Deckenpaneele des Lagers. Eine Doppellüftungsanlage, bestehend aus zwei unter dem Dach montierten drehzahlgeregelten Ventilatoren, ermöglicht zudem die Freikühlung. Nach einer Ozonierung übernehmen diese Ventilatoren darüber hinaus die Raumfreispülung und saugen die Abluft mittels Unterdruckverfahren aus dem Lager ab. Die Be- und Entladung des Lagers erfolgt mittels vollautomatischer Fördertechnik an sechs Öffnungen des Gebäudes. In diesen Zugangsbereichen verhindern jeweils zusätzliche Torluftschleier den Kaltluftaustritt und tragen damit zur Energieeffizienz der Anlage bei. Die Entwärmung des gesamten Systems erfolgt über zwei adiabate Glykol-Rückkühler, die auf dem Dach des Gebäudes installiert wurden.

Damit die drei neu errichteten CA-Läger unabhängig von einander betrieben werden können, installierte Johnson Controls in jeder Kühlzelle drei Sole-Lüfterkühler mit eigenem Solekreislauf und eigener Solepumpe. Auch im Gangbereich zwischen den Lägern und im Manipulationsbereich vor dem Lager wurden insgesamt acht Sole-Lüfterkühler installiert. Diese halten die Temperaturen konstant auf zwei bis vier Grad Celsius und sorgen damit in allen Bereichen des Lagers für eine ausreichende Kühlung der Äpfel.

Besonders energieeffizient durch Abwärmenutzung – natürlich temperierte Kühlräume für Backwaren

Die Firma Glockenbrot Bäckerei GmbH & Co. oHG produziert Backwaren für rund 1.100 REWE-, Toom- und Pennymärkte im Backwerk Süd in Bergkirchen bei Dachau. Schon bei der Planung des Werkes waren Umweltschutzaspekte und ein durchdachtes Energiekonzept zentrales Anliegen. Aus diesem Grund entschied sich das Unternehmen bei der Kälteanlage für ein NH3/CO2-Kaskadensystem zur Deckung des Plus- und Tiefkühlbedarfs. Der NH3-Verbund kühlt zusätzlich den Kälteträger Temper-20 und Eiswasser. Die Kaltsole dient zur Beaufschlagung der Güntner Luftkühler in den Vorkühlräumen; sie wird im Ammoniak-System durch Plattenwärmeübertrager mit einer Leistung von 700 Kilowatt gekühlt. Die in den Tiefkühlräumen eingesetzten Verdampfer haben eine integrierte Warmsoleabtauung, die die Abwärme der Anlage nutzt und so ihre Energieeffizienz erhöht. Zusätzlich werden Kosten eingespart, die beim Abtauen der Tiefkühlverdampfer und der Luftkühler im Pluskühlkreislauf, beispielsweise bei der Elektro-Abtauung, entstehen würden.

Nicht für diesen Vorgang genutzte Wärme wird mit einem Güntner Rückkühler mit einer Wärmeleistung von 100 Kilowatt abgeführt. Die Warmsole für die Abtauung wird ebenfalls durch den Ölkühler erzeugt. Die Anlage verfügt über sechs Abtauregister á 22 Kilowatt. Insgesamt sind 16 Abtaustellen zu beaufschlagen. Für den entsprechenden Vorgang im Tiefkühlbereich wird Temper-40 Kaltsole verwendet. Der Güntner Ammoniak-Verflüssiger verfügt über acht stufig geregelte und zwei frequenzgeregelte Ventilatoren. Ab der eingestellten minimalen Verflüssigungstemperatur Tc min = 32 °C werden die Ventilatoren in Kombination stufenlos und stufig geregelt.

Supermärkte setzen auf Kühlung mit natürlichen Kältemitteln mit optimierter Teillast und sparen Energie

Die dänische Supermarktkette Fakta arbeitet gemeinsam mit den Anbietern Superkøl und Advansor seit 15 Jahren kontinuierlich daran, die Energieeffizienz der Kälteanlagen in ihren Märkten zu verbessern. Bereits im Jahr 2007 stieg Fakta auf Kohlendioxid als Kältemittel um und installierte bis heute in 61 der insgesamt 378 Märkte transkritische Kälteanlagen. 40 weitere der neuesten Generation mit dem Fokus auf optimierter Teillast folgten bis Ende 2010. Die relativ kleinen Systeme arbeiten mit einer Leistung von 9 Kilowatt im Tief- und 28 Kilowatt im mittleren Temperaturbereich. Heute werden alle Anlagen standardisiert im Fünferverbund geliefert. Sie verfügen über die gleichen Kühlmöbel, Verbundsysteme sowie Gaskühler und arbeiten außerdem mit gleicher Leistung. Lediglich die Art der Installation kann von Ort zu Ort variieren. Alle Anlagen arbeiten mit einem Booster-System mit Gasbypass. Sie bestehen aus zwei Verdichtern für den Pluskühlbereich, darunter einem mit AKD Inverter, sowie zwei Verdichtern für den Tieftemperaturbereich ohne Inverter. Kontrolliert werden sie durch das ADAP-KOOL pack controller System von Danfoss. Ein Regler steuert außerdem den Druck im Gaskühler, so dass das System den optimalen COP erreicht. Gleichzeitig wird der Sammlerdruck mittels eines elektrischen Ventils geregelt. Ein flexibler Kühlstellen- und Überhitzungsregler ermöglicht die Energieoptimierung der kompletten Kühlstelle. Dabei bieten anwendungsspezifische Voreinstellungen eine schnelle Anpassung an verschiedene Kühlmöbel und -räume. Je nach Anwendung kann mehr als ein Verdampfer geregelt werden. In einer Studie über den Energieverbrauch der ersten zehn installierten Anlagen der neuen Generation ergab sich eine Energieeinsparung von rund 10 Prozent gegenüber den H-FKW-Anlagen, die bis 2007 in den Märkten vorherrschten.

Beitrag zum Umweltschutz – auch von zuhause aus

„Anlagen mit natürlichen Kältemitteln beweisen stets aufs Neue ihre Leistungsfähigkeit, denn sie können umweltschonend und zugleich energieeffizient eingesetzt werden, um Lebensmittel kühl und frisch zu halten“, so Georges Hoeterickx von eurammon. Auch zu Hause kommen natürliche Kältemittel zum Kühlen von Lebensmitteln längst zum Einsatz: Rund 300 Millionen Kühlschränke verwenden heute Isobutan.

Das deutsche Tiefkühlinstitut bezifferte den durchschnittlichen Jahres-Konsum von Tiefkühlkost 2010 in Deutschland mit 40,2 Kilogramm pro Person. Bei einer Bevölkerungszahl von derzeit 81,5 Mio. summiert sich der Wert im Jahr auf knapp 3,3 Mrd. Kilo.

 

Anlagen

Ammoniak (NH3)

Ammoniak wird als Kältemittel seit über 130 Jahren erfolgreich in Industriekälteanlagen eingesetzt. Es ist ein farbloses, unter Druck verflüssigtes Gas mit stechendem Geruch. Als Kältemittel ist Ammoniak unter der kältetechnischen Bezeichnung R 717 (R = Refrigerant) bekannt und wird für die Verwendung in der Kältetechnik synthetisch hergestellt. Ammoniak hat kein Ozonabbaupotenzial (ODP = 0) und keinen direkten Treibhauseffekt (GWP = 0). Auf Grund der hohen Energieeffizienz ist auch der Beitrag zum indirekten Treibhauseffekt vergleichsweise gering. Ammoniak ist bedingt brennbar. Die erforderliche Zündenergie ist jedoch 50-mal höher als die von Erdgas, und ohne Stützflamme brennt Ammoniak nicht weiter. In Verbindung mit der hohen Affinität des Ammoniaks zur Luftfeuchtigkeit hat das zur Einstufung als schwer entzündlich geführt. Ammoniak ist giftig, besitzt aber einen charakteristischen, stechenden Geruch mit hoher Warnwirkung und ist bereits ab einer Konzentration von 3 mg/m³ in der Luft wahrnehmbar, was bedeutet, dass die Warnwirkung lange vor einer gesundheitsschädlichen Konzentration (> 1.750 mg/m³) eintritt. Ammoniak ist des Weiteren leichter als Luft und steigt deshalb schnell auf.

Kohlendioxid (CO2)

Kohlendioxid ist in der Kältetechnik unter der kältetechnischen Bezeichnung R 744 bekannt und verfügt dort über eine lange Tradition, die bis weit ins 19. Jahrhundert reicht. Es ist ein farbloses, unter Druck verflüssigtes Gas mit schwach säuerlichem Geruch beziehungsweise Geschmack. Kohlendioxid besitzt kein Ozonabbaupotenzial (ODP = 0) und in der Verwendung als Kältemittel in geschlossenen Kreisläufen einen vernachlässigbaren direkten Treibhauseffekt (GWP = 1). Es ist nicht brennbar, chemisch inaktiv und schwerer als Luft. Auf den Menschen wirkt Kohlendioxid erst bei hohen Konzentrationen narkotisierend und erstickend. Kohlendioxid ist in sehr großen Mengen natürlich vorhanden.

Kohlenwasserstoffe

Kälteanlagen mit Kohlenwasserstoffen wie Propan (C3H8), in der Kältetechnik auch bekannt unter der Bezeichnung R 290, oder Butan (C4H10), bekannt unter der Bezeichnung R 600a, sind weltweit seit vielen Jahren in Betrieb. Kohlenwasserstoffe sind unter Druck verflüssigte, farb- und fast geruchlose Gase, die weder ein Ozonabbaupotenzial (ODP = 0) noch einen nennenswerten direkten Treibhauseffekt (GWP = 3) haben. Dank ihrer hervorragenden thermodynamischen Eigenschaften sind Kohlenwasserstoffe besonders energiesparende Kältemittel. Sie sind schwerer als Luft und wirken in hohen Konzentrationen narkotisierend und erstickend. Kohlenwasserstoffe sind brennbar und können mit Luft explosive Gemische bilden. Auf Grund der vorhandenen Sicherheitsvorrichtungen liegen die Kältemittelverluste jedoch nahe Null. Kohlenwasserstoffe sind weltweit preiswert erhältlich und werden dank ihrer idealen kältetechnischen Eigenschaften besonders in Anlagen mit geringen Füllmengen eingesetzt.

Ozonzerstörungs- und Treibhauspotenzial von Kältemitteln

 

Ozone Depletion Potential (ODP)

Global Warming Potential (GWP)

Ammoniak (NH3)

0

0

Kohlendioxid (CO2)

0

1

Kohlenwasserstoffe (Propan C3H8, Butan C4H10)

0

3

Wasser (H2O)

0

0

Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW)

1

4.680–10.720

Teilhalogenierte Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (H-FCKW)

0,02–0,06

76–2.270

Per-Fluor-Kohlenwasserstoffe (P-FKW)

0

5.820–12.010

Teilhalogenierte Fluor-Kohlenwasserstoffe (H-FKW)

0

122–14.310

 

Ozone Depletion Potential (ODP)

Die Schädigung der Ozonschicht wird vor allem durch den Chlor-, Fluor- oder Bromanteil in Verbindungen verursacht, die in der Lage sind, Ozonmoleküle (O3) zu spalten und damit die Ozonschicht zerstören. Das Ozonzerstörungspotenzial (ODP) einer Verbindung wird als Chlor-Äquivalent angegeben (ODP eines Chlormoleküls = 1).

Global Warming Potential (GWP)

Der Treibhauseffekt entsteht durch die Fähigkeit von Stoffen in der Atmosphäre, die von der Erde abgestrahlte Wärme zurück auf die Erde zu werfen. Das direkte Treibhauspotenzial (GWP) einer Verbindung wird als CO2-Äquivalent gemessen (GWP eines CO2-Moleküls = 1).

Mehr über eurammon
  • White Paper

    Vom Produzenten zum Verbraucher – Kühlkette mit natürlichen Kältemitteln

    Die Europäische Union ist der zweitgrößte Markt für Tiefkühlkost weltweit. Der Verbrauch von gekühlten und tiefgefrorenen Waren wächst dort jährlich um mehr als zehn Prozent. Das Managen der großen Lebensmittelmengen ist keine leichte Aufgabe für Pro mehr

    Der Klimawandel und die Bedeutung für die Kältetechnik

    Klimawandel, Treibhauseffekt und globale Erwärmung – im 21. Jahrhundert gibt es kaum ein Thema, das so allgegenwärtig und „heiß“ diskutiert wird. Überzeugte Zweifler des durch den Menschen verursachten Klimawandels verweisen auf Epochen der Erdgeschi mehr

  • News

    Natural Refrigeration Award 2013 ausgeschrieben

    Bereits zum fünften Mal schreibt eurammon den Natural Refrigeration Award für die beste Abschlussarbeit im Forschungsfeld der natürlichen Kältemittel aus. Seit 2005 ruft eurammon diesen Award alle zwei Jahre aus und unterstützt so das Wirken junger Wissenschaftler. In diesem Jahr wird der m ... mehr

    Nachwuchswissenschaftler optimieren den Einsatz des natürlichen Kältemittels Kohlendioxid

    Auf ihrer diesjährigen Mitgliederversammlung hat die europäische Initiative für natürliche Kältemittel eurammon die Preisträger des Natural Refrigeration Awards prämiert. Gewinnerin ist Julia Mildenberger von der Technischen Universität Braunschweig mit einer Diplomarbeit zum „Aufbau eines ... mehr

    Natürliche Kältemittel auf die EU-Agenda setzen

    Im Interesse einer nachhaltigen Entwicklung der Kälteindustrie hat eurammon, die europäische Initiative für natürliche Kältemittel, eine Zusammenarbeit mit der European Cold Storage and Logistics Association (ECSLA) vereinbart. Ziel der gegenseitigen Mitgliedschaft ist es, sich auf Ebene de ... mehr

  • Verbände

    eurammon

    eurammon ist eine gemeinsame europäische Initiative von Unternehmen, Institutionen und Einzelpersonen, die sich für den verstärkten Einsatz von natürlichen Kältemitteln engagieren. Als Kompetenzzentrum für die Anwendung natürlicher Kältemittel in der Kältetechnik sieht die Initiative ihre A ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.