Der Aufstieg natürlicher Kältemittel
Aufgrund von Umweltbedenken drängt die Gesetzgebung auf eine massive Veränderung des Kältemittelmarktes, indem herkömmliche Kältemittel durch Alternativen mit geringerem Treibhauspotenzial ersetzt werden.
Wichtige Erkenntnisse
Wichtige Erkenntnisse
- Für Branchen, die auf Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial angewiesen sind, scheint eine Markttransformation unvermeidlich.
- Das 1987 verabschiedete Montreal-Protokoll forderte den Ausstieg aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen wegen ihrer Schädigung der Ozonschicht.
- Die Kigali-Änderung, die 2016 verabschiedet wurde, sieht einen Ausstieg aus stark belastenden Fluorkohlenwasserstoffen hin zu Alternativen mit niedrigem Treibhauspotenzial vor, um die gravierendsten Auswirkungen der globalen Erderwärmung zu vermeiden.
- CO2-basierte Kühlsysteme sind eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Lösungen, da sie keine negativen Auswirkungen auf die Ozonschicht und ein vernachlässigbares Treibhauspotenzial haben.
Vierzig Jahre nachdem die kontinuierliche Zerstörung der stratosphärischen Ozonschicht zur Entdeckung des Ozonlochs führte, sind neue Vorschriften zur Begrenzung des Treibhauspotenzials (Global Warming Potential - GWP) der heutigen Kältemittel im Begriff, die Branche erneut grundlegend zu verändern. Die neue Regulierung dürfte den Einsatz von Niedrig- bis Null-GWP-Kältemitteln steigern1, wobei Anwendungen wie transkritische CO2-Systeme von 48,5 Mrd. USD im Jahr 2023 auf 140,9 Mrd. USD im Jahr 2030 zunehmen dürften2.
Der Aufstieg von Fluorchlorkohlenwasserstoffen
Der Aufstieg von Fluorchlorkohlenwasserstoffen
Von der ersten bekannten künstlichen Kühlung, die William Cullen 1748 an der Universität Glasgow demonstrierte3, bis zur Einführung des „Monitor-Top“ von General Electrics im Jahr 19274, wurden bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung und Verwendung von Kältemitteln erzielt. Doch bis 1929 verwendeten Kühlsysteme häufig giftige Gase wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Methylchlorid als Kühlmittel, wobei Letzteres tödliche Unfälle aufgrund von Leckagen hervorrief.5 Eine Zusammenarbeit zwischen General Motors, Du Pont und Frigidaire, um sicherere Kältemittel zu finden, führte Thomas Midgley Jr. zur Entdeckung von Freon® im Jahr 1928, einer Art Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW)6, dessen Einsatz in Kühlsystemen bald weit verbreitet war.
Das Montreal-Protokoll und die Kigali-Änderung
Das Montreal-Protokoll und die Kigali-Änderung
Während FCKW in den meisten Anwendungen unbedenklich und in der unteren Atmosphäre inert sind, zersetzen sie sich in der oberen Atmosphäre oder Stratosphäre. Im Jahr 1974 bewiesen Professor F. Sherwood Rowland und Dr. Mario Molina, dass FCKW eine wichtige Quelle für anorganisches Chlor in der Stratosphäre darstellen könnten, wobei ein Teil des freigesetzten Chlors das Ozon in der Stratosphäre aktiv zerstört. Die Zerstörung der schützenden Ozonschicht in der Atmosphäre durch FCKW wurde als Ozonloch bekannt7. Dies bildete den Rahmen für das 1987 unterzeichnete Montreal-Protokoll8, mit dem übergeordneten Ziel, die Produktion von ozonabbauenden Stoffen, insbesondere die Produktion von FCKW, zu kontrollieren.
Aufgrund der Schädlichkeit von FCKW und der im Montreal-Protokoll vorgesehenen Verpflichtung, ihre Produktion bis zum Jahr 2000 einzustellen, waren Ersatzstoffe erforderlich, die in Form von teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffen (HFCKW) hergestellt wurden, die später durch teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) ersetzt wurden.
Während die Einführung von FCKW in den 1930er Jahren eine Reaktion auf Sicherheitsbedenken war, war die Einführung von HFCKW und HFKW eine Reaktion auf das Ozonabbaupotenzial (ODP) von FCKW. Die Kigali-Änderung (2016) verringert stufenweise die Produktion und den Verbrauch von HFKW mit hohem GWP9 wie HFC-134a, ein starkes Treibhausgas, das üblicherweise in der Kälte- und Klimatechnik verwendet wird und dessen Treibhauspotenzial das 1.470-fache von CO2 beträgt10.
Treibhauspotenzial ausgewählter ozonabbauender Stoffe und Ersatzgase
Natürliche Kältemittel
Natürliche Kältemittel
Ammoniak, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe sind die am häufigsten verwendeten natürlichen Kältemittel, deren Hauptvorteil in ihren relativ geringen bis nicht vorhandenen Umweltauswirkungen aus Sicht von ODP und GWP liegt. Darüber hinaus verfügen diese Kältemittel in der Regel über eine gut entwickelte Lieferkette, die niedrige Kosten ermöglicht, was eine Voraussetzung für den Masseneinsatz darstellt.
Ammoniak – auch als R-717 bekannt – ist seit den frühen 1900er Jahren das Rückgrat der Kältespeicher- und Lebensmittelverarbeitungsindustrie, die vor Kurzem in Anwendungen im nichtindustriellen Bereich Einzug gehalten hat.11 Ammoniak weist im Vergleich eine gute Betriebsleistung auf, birgt jedoch das Risiko von giftigen Leckagen und schränkt so die gesellschaftlich akzeptierten Anwendungsfälle ein.
Kohlendioxid (CO2) – oder R-744 – wurde erstmals 1879 in einem Kühlsystem eingesetzt. Trotz der Beliebtheit des Systems in Militär- und Schifffahrtsanwendungen wurde es aufgrund technischer Probleme und der starken Förderung von FCKW durch die chemische Industrie weitgehend aufgegeben12.
Dynamisches Wachstum von CO2-basierten Kühlsystemen
Dynamisches Wachstum von CO2-basierten Kühlsystemen
Eines der wichtigsten Hindernisse für eine breitere Akzeptanz von CO2-Kühlsystemen ist die Sorge um die Effizienz dieser Systeme in warmen Klimazonen. Angesichts der Bedeutung der Energiekosten in der industriellen und kommerziellen Kältetechnik glauben wir, dass die Beseitigung dieses Hindernisses ein bedeutender Antrieb für das Wachstum von CO2-Kühlsystemen sein könnte.
Innovationen bei CO2-Kühlsystemen dürften zweistellige Energieeffizienzverbesserungen liefern, ein bedeutender Wert in Anwendungen wie Supermärkten, in denen Kühlsysteme in der Regel 40 % des Energieverbrauchs von Supermärkten ausmachen.14
CO2-basierte Systeme können auch von den Nachhaltigkeitszielen von Einzelhändlern profitieren, insbesondere in wenig durchdrungenen Märkten wie Nordamerika. Während in Europa CO2-basierte Systeme eine geschätzte Durchdringungsrate von 22,9 % (2022) aufweisen, befindet sich die Akzeptanz in Nordamerika mit einer Durchdringungsrate von 4,1 % noch in den Kinderschuhen . Der jährliche Anstieg des Einsatzes transkritischer CO2-Systeme durch Lebensmittelgeschäfte in Nordamerika um 80 %15 weist unserer Meinung nach eindeutig auf eine strukturelle Wachstumschance für natürliche Kältemittellösungen hin.
1 Alfa Laval (2021). Navigating a changing refrigerants market. Link
. Aufgerufen am 16.09.2024
2 Refindustry (2023). Transcritical CO2 Market Size, Analysis Report. Link. Aufgerufen am 16.09.2024
3 Britannica (n.d.). Definition of ‘refrigeration’. Link. Aufgerufen am 09.09.2024
4 Delphos Canal Commission (2013). The Monitor Top Refrigerator. Link. Aufgerufen am 11.09.2024
5 Global Monitoring Laboratory (n.d.). Teacher Background. The Chlorofluorocarbons. Link. Aufgerufen am 16.09.2024
6 Global Monitoring Laboratory (n.d.). Chlorofluorocarbons (CFCs). Link. Aufgerufen am 16.09.2024
7 Global Monitoring Laboratory (n.d.). What are the CFCs? Link. Aufgerufen am 11.09.2024
8 Umweltprogramm der Vereinten Nationen. Ozonsekretariat (n.d.) Das Montreal-Protokoll über Stoffe, die die Ozonschicht zerstören. Link. Aufgerufen am 09.09.2024
9 Chemical Sciences Laboratory (2022). Twenty Questions and Answers About the Ozone Layer: 2022 Update. Frage 19. Link. Aufgerufen am 09.09.2024
10 United States Environmental Protection Agency (n.d.). Refrigerant Safety. Link. Aufgerufen am 09.09.2024
11 IIAR (n.d.). The History of Ammonia Refrigeration. Link. Aufgerufen am 16.09.2024
12 SINTEF (2020). The story of CO2 as a refrigerant. Link. Aufgerufen am 09.09.2024
13 ATMO (2023). Natural Refrigerants: State of the Industry. Link. Aufgerufen am 02.10.2024
14 ACHR News (2024). Supermarket Scorecard Shows Trending Adoption of R-744 in US Stores. Link. Aufgerufen am 16.09.2024
15 ATMO Report (2023). ATMOsphere Releases 2023 Market Report Showing Robust Growth of Transcritical CO2. Link. Aufgerufen am 11.09.2024
Über die Autoren
Holger Frey
CAIA, Senior portfolio manager, Thematic Equities
Holger Frey ist Senior Portfoliomanager im thematischen Aktienteam und Lead Portfoliomanager der Climate Solutions Equity Strategie bei UBS Asset Management. Er trat dem Team im Jahr 2021 bei. Von 2016 bis 2021 war er bei RobecoSAM in Zürich als leitender Portfoliomanager für die „Circular Economy Equity“ und „Sustainable Food Equity“ Strategien tätig. Seine Karriere begann Frey 2004. 2006 wechselte er zu Deutsche Asset and Wealth Management, wo er sich ab 2008 auf die Branchen Ernährung, Wasser und Umwelttechnologie konzentrierte und zum Lead Portfoliomanager für die Wasserstrategie wurde. Frey besitzt einen Abschluss als Dipl.-Inf. (FH) in Informatik und Medien der Hochschule Fulda und einen Bachelor in Musikwissenschaft der Goethe-Universität Frankfurt. Er ist Chartered Alternative Investment Analyst.
Bruno Azevedo
Portfolio Manager, Thematic Equity team
Bruno Azevedo ist Portfoliomanager im Thematic Equity Team bei UBS Asset Management.
Er konzentriert sich auf Bottom-up-Fundamentalanalysen zu Aktien, Branchen, Produkten und Technologien im Zusammenhang mit den Pure-Play-bezogenen Anlagethemen des Teams und ist an der Portfoliokonstruktion und dem Portfoliomanagement beteiligt. Bevor er 2021 dem Team beitrat, war Azevedo in der Abteilung Wealth Management der Credit Suisse in den Bereichen Beratung und Vertrieb tätig. 2018 unterstützte er das Team Thematic Equity sechs Monate lang im Rahmen eines Schulungsprogramms. Azevedo hat sein Studium an der Universität Neuchâtel mit dem Abschluss Master in Finance absolviert und trägt die Bezeichnung Chartered Financial Analyst.
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