Wärmepumpen-Kältemittel in Österreich : Wärmepumpen und die eingesetzten Kältemittel

Wärmepumpen sind eine wichtige Alternative zu Gas- und Ölheizungen mit hohem Treibhausgas-Reduktionspotenzial. Der Wärmepumpenmarkt in Österreich wächst stark und aufgrund der Preissteigerungen von Öl und Gas wird eine weitere Zunahme erwartet. In dieser Studie haben das Austrian Institute of Technology (AIT), die Österreichische Energieagentur und die Technische Universität Graz (Institut für Wärmetechnik) im Rahmen des “IEA HPT Annex 54” ^[10] folgende Aspekte untersucht:

• Österreichischer Wärmepumpenmarkt bis 2030
  
• Einflussfaktoren auf das Wärmepumpen-Marktpotenzial
  
• Einflussfaktoren auf die Einsetzbarkeit von Kältemitteln
  
• Eigenschaften von bis 2030 neu bzw. verstärkt eingesetzten Kältemitteln
  

Das Kältemittel beeinflusst durch seine thermodynamischen Eigenschaften die Energieeffizienz der Wärmepumpe. Ebenso sind das Treibhauspotenzial des Kältemittels, Sicherheitsaspekte (Brennbarkeit) sowie mögliche Abbauprodukte wesentlich, da das Kältemittel austreten bzw. freigesetzt werden kann. Der Rechtsrahmen, etwa die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase ^[07] oder die REACH-Verordnung ^[15], beschränkt den Einsatz von Kältemitteln. Methodisch wurden eine Literaturrecherche und qualitative Interviews mit österreichischen Expert*innen aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft durchgeführt.

Im Jahr 2015 prognostizierte das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie zwischen 14.000 und 29.000 Heizungs-Wärmepumpen für 2021 (siehe Diagramm oben) ^[02]. Tatsächlich wurden aber 31.011 Stück installiert. Die Expert*innen rechnen für 2030 mit einer weiteren Steigerung auf 80.000 bis 100.000 Stück.

Der Markt wird laut den Expert*innen nicht nachfrage-, sondern angebotsseitig limitiert werden. Als wesentliche Faktoren werden genannt:

• Uneinheitlicher Rechtsrahmen
• Einschränkungen bei Produktion und Lieferung von Komponenten
  
• Fachkräftemangel
  

Preis und Verfügbarkeit von Kältemitteln sind laut Expert*innen kein relevanter Faktor.

Regulative Umweltschutz-Vorgaben

Entwürfe zur Novelle der F-Gas-Verordnung ^[09] sehen ab 2025 bzw. 2027 Verbote für neue Wärmepumpen mit Kältemitteln mit einem Treibhauspotential (Global Warming Potential, GWP) über 750 vor, teilweise schon ab über 150. Dies würde die meisten aktuell verwendeten Kältemittel betreffen (siehe Tabelle unten). Einige Kältemittel bilden außerdem Trifluoressigsäure (TFA), ein schwer abbaubares Umweltgift. Künftig könnte die REACH-Verordnung ^[15] hier Einschränkungen vorsehen.

Regulative Vorgaben zur Sicherheit

Einige natürliche Kältemittel sind brennbar und/oder giftig. Manche Expert*innen haben daher, speziell bei hohen Füllmengen, Sicherheitsbedenken z.B. bezüglich Reparaturen an solchen Wärmepumpen und rechnen deshalb mit Einschränkungen speziell im Wohnbereich. Eine Barriere für den Inlandsmarkt wird in der Kälteanlagenverordnung aus 1969 ^[03] gesehen. Diese nimmt die im Rahmen der ISO817 ^[11] vorgenommene weitere Unterteilung der Brennbarkeitsklasse 2 (geringe Brennbarkeit), in die Unterkategorie 2L mit geringerer Flammenausbreitungsgeschwindigkeit nicht vor. Eine Überarbeitung inkl. angemessener Differenzierung in die Brennbarkeitsklassen 2L, 2 und 3 ist den Expert*innen zufolge notwendig.

Verfügbarkeit kältetechnischer Komponenten

Laut den befragten Expert:innen existierten für einige Low-GWP-Kältemittel noch keine zugelassenen Komponenten, z.B. R1234ze und R1234yf.

Wie Tabelle 1 zeigt, ist derzeit R410A dominierend, gefolgt von R32, R407C, R290 und R134a.

Derzeit betreffen laut Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 50 Prozent aller Anträge im Heizungsbereich Wärmepumpen. Marktanteile der Kältemittel für 2030 sind aufgrund der genannten Unwägbarkeiten und divergierender Experteneinschätzungen nicht abschätzbar. Nachfolgend wird auf die aktuell am wichtigsten erscheinenden Low-GWP-Alternativen eingegangen.

R32 (GWP = 677) A2L

Der Marktanteil von R32 (Difluormethan), liegt, gemessen an Produkten in der GET-Datenbank ^[05], bereits bei 13 Prozent. R32 ist, da Sättigungsdampfdruck und volumetrische Kälteleistung ähnlich hoch sind, ein verbreitetes Substitut für R410A. Die längerfristige Entwicklung könnte aufgrund des hohen GWP und der Revision der F-Gase-Verordnung negativ beeinflusst werden.

R290 – Propan (GWP = 3) A3

R290 wird derzeit in 3,5 Prozent der gemäß GET-Datenbank am Markt verfügbaren Wärmepumpen-Modellen eingesetzt. Einerseits wird R290 ein extrem hohes Marktpotenzial bis 2030 (über 50 Prozent Marktanteil) zugeschrieben. Andererseits existieren Bedenken bezüglich Brennbarkeit bei größeren, speziell nicht hermetisch dichten (Split-Geräten) sowie innen aufgestellten Geräten.

>> Lesen Sie auch: Fraunhofer forscht an Propan-Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser

R1234yf (GWP < 1) A2L

R1234yf hat ähnliche thermodynamische Eigenschaften wie R134a und wird v.a. in KFZ-Klimaanlagen eingesetzt. Im Haushaltsbereich fehlt derzeit die Zulassung der Komponenten. R1234yf wird beim atmosphärischen Abbau zur Gänze in TFA umgewandelt ^[08].

R454C (GWP = 146) A2L

R454C besteht aus 21,5 Prozent R32 und 78,5 Prozent R1234yf. Manche Expert*innen ordnen diesem Kältemittel ein hohes Marktpotenzial bis 2030 zu. Aufgrund der Bildung von TFA könnte es zu Einschränkungen kommen.

R454B (GWP = 474) A2L

R454B besteht aus 68,9 Prozent R32 und 31,1 Prozent R1234yf. Es enthält damit dieselben Komponenten wie R454C. Der höhere R32-Anteil bedingt ein höheres GWP als bei R454C, aber eine geringere TFA-Bildung.

R513A (GWP = 573) A1

R513A besteht aus 58,5 Prozent R1234yf und 41,5 Prozent R134a und wird als Ersatz für R134a eingesetzt. Der Vorteil ist das geringere GWP, der Nachteil eine höhere TFA-Bildung.

Literatur

^{[01] Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK): Innovative Energietechnologien in Österreich, Marktentwicklung 2021
[02] Bundesministerium für Verkehr Innovation und Technologie (bmvit): Österreichische Technologie-Roadmap für Wärmepumpen, 8/2016
[03] Bundesrecht konsolidiert: Gesamte Rechtsvorschrift für Kälteanlagenverordnung, Fassung vom 05.08.2022
[04] Kommunalkredit Public Consulting (KPC) (2020): Auflistung der Wärmepumpen, die den Mindestanforderungen der EHPA-Gütesiegelkriterien Abschnitt 2.1 „Technical Conditions“ der EHPA regulations for granting the international quality label for electrically driven heat pumps in der Version 1.7 vom 07.06.2018 entsprechen.
[05] Gebäude- und Energietechnik (GET) -Datenbank des Amtes der Salzburger Landesregierung
[06] 5th IPCC assessment report
[07] VERORDNUNG (EU) Nr. 517/2014 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 16. April 2014 über fluorierte Treibhausgase und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 842/2006
[08] Behringer et al., 2021. Persistente Abbauprodukte halogenierter Kälte- und Treibmittel in der Umwelt: Art, Umweltkonzentrationen und Verbleib unter besonderer Berücksichtigung neuer halogenierter Ersatzstoffe mit kleinem Treibhauspotenzial
[09] Der Grüne Deal: Ausstieg aus der Verwendung fluorierter Treibhausgase und ozonabbauender Stoffe
[10] Annex 54: Heat pump systems with low Global Warming Potential (GWP) refrigerants
[11] ISO 817:2014-05: Kältemittel – Kurzzeichen und Sicherheitsklassifikation
[15] Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 18. Dezember 2006 zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) […]}