Die Technologie für Lösungen mit natürlichen Kältemitteln ist laut Armin Hafner, Professor an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU), bereits für 99,9 % der HVAC&R-Anlagen vorhanden und ausgereift genug für einen großflächigen Einsatz.
Zu den Hindernissen für eine breite Einführung zählen die Marktakzeptanz, das Bewusstsein der Endverbraucher sowie ein Mangel an qualifizierten Ingenieuren und Technikern, erklärte Hafner gegenüber Jan Dusek, Mitbegründer und COO von ATMOsphere, in einem Interview auf der 17. IIR-Gustov-Lorentzen-Konferenz zu natürlichen Kältemitteln (GL 2026). ATMOsphere ist der Herausgeber von NaturalRefrigerants.com. Hafner hielt zudem die Eröffnungsrede auf der GL 2026, die vom 23. bis 26. August in Hamilton, Neuseeland, stattfand.
„Wir kennen die Eigenschaften und alle Auswirkungen der neuen [synthetischen] Kältemittel nicht“, sagte Hafner. „Wir wissen jedoch, wie man natürliche Kältemittel – Ammoniak [R717], CO₂ [R744], Wasser [R718], Kohlenwasserstoffe und Luft [R729] – sicher einsetzt.“
Hafner skizzierte den Anwendungsbereich und die Auswirkungen von Kältemitteln. Er führte Beispiele für bereits im Einsatz befindliche Technologien mit natürlichen Kältemitteln an und hob Probleme hervor, mit denen sich die Branche auseinandersetzen muss.
Verantwortung im Bereich der Kältetechnik
Die weltweit über 5,4 Milliarden in Betrieb befindlichen Kälteanlagen machen 20 % des globalen Strombedarfs aus und sind für 9 % der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich, so Hafner. Er fügte hinzu, dass wissenschaftliche Untersuchungen darauf hindeuten, dass 60 % der weltweiten TFA-Emissionen (Trifluoressigsäure) aus Kältemitteln stammen.
Als kurzkettiges PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanz) entsteht TFA durch den Abbau synthetischer Kältemittel in der Atmosphäre, insbesondere von HFO R1234yf (100 % Umwandlung) und HFC R134a (bis zu 20 % Umwandlung). Im Juni 2026 empfahl der Ausschuss für Risikobewertung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), TFA als reproduktionstoxische Substanz einzustufen.
Bereit für die Skalierung
Der Bereich der mobilen Klimatisierung (MAC) macht den Großteil des R1234yf-Verbrauchs aus. Als Alternative verwies Hafner auf die eine Million Elektrofahrzeuge, die mit CO₂-MAC-Wärmepumpen ausgestattet sind, sowie auf die Entwicklung von CO₂- und indirekten Propan-Systemen (R290) mit geringer Füllmenge zum Heizen und Kühlen von Personenkraftwagen, Bussen und Zügen.
Für den Warmwasserbedarf in Haushalten bieten CO₂-Wärmepumpen eine „außergewöhnliche“ Lösung, so Hafner. Als Beispiel nannte er die Einführung dieser Technologie in Japan, wo seit der Markteinführung des ersten 6-kW-Geräts (1,7 TR) durch Eco-Cute im Jahr 2001 über 10 Millionen CO₂-Warmwasser-Wärmepumpen installiert wurden. Neben der Warmwasserbereitung ermöglichen CO₂-Wärmepumpen-Kältemaschinen sowohl Heizen als auch Kühlen, wodurch sich die Geräte „hervorragend“ für Hotels, Krankenhäuser, Schulen, Fernwärmenetze und Industrieanlagen eignen.
Hafner verwies zudem auf den weit verbreiteten Einsatz von Kohlenwasserstoffen in kleineren Kälteanwendungen als Beleg dafür, dass natürliche Kältemittel bereits in großem Maßstab sicher eingesetzt werden können. „Wir sehen zig Millionen [mit Kohlenwasserstoffen betriebene] gekühlte Flaschenkühler“, erklärte Hafner gegenüber Dusek und argumentierte, dass Split-Klimaanlagen mit R290 ebenfalls möglich sein sollten.
Fortschritte in einem einzelnen Land
Indien baut den Einsatz von HFKW schrittweise ab und hat sich verpflichtet, bis 2070 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Hafner erklärte, dass sowohl große Akteure als auch kleinere Unternehmen in Indien natürliche Kältemittel als Chance betrachten, auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig zu sein.
So nutzt beispielsweise eine neue Lebensmittelverarbeitungsanlage einen lokal hergestellten CO₂-Wärmepumpenkühler zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers. Hafner bezeichnete die Installation als „Premiere“ für Indien und fügte hinzu, dass der globale Endnutzer beabsichtige, die Ergebnisse nach Auswertung der Betriebsdaten eines Jahres offen zu veröffentlichen.
Für kleine Fischereiboote entwickelt Indien derzeit eine Eismaschine für den Einsatz an Bord, die mit einem vor Ort entwickelten CO₂-Kompressor in offener Bauweise ausgestattet ist, wobei Kompressor und Motor getrennt untergebracht sind. „Wenn sie das Eis an Bord herstellen können, anstatt es bei der Abfahrt mitzunehmen, können sie die Qualität des Fangs auch dann gewährleisten, wenn die Fahrt nicht wie geplant verläuft“, sagte Hafner.
Mit Unterstützung der GIZ (Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit) stellte der indische Hersteller Godrej & Boyce im Jahr 2012 seine Produktion von Split-Klimaanlagen von R22 auf R290 um. Um Kosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, fertigt das Unternehmen seine R290-Kompressoren nun in Indien, anstatt die Komponente zu importieren, berichtete Hafner.
Erweiterung der Anwendungsbereiche
In Zusammenarbeit mit dem unabhängigen norwegischen Forschungsinstitut SINTEF entwickelt und testet Hafners NTNU-Team HTHPs zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse; dabei wird ein gemeinsames Labor genutzt, um Systeme zu testen und Modelle zu validieren. Darüber hinaus sind laut Hafner bereits zahlreiche HTHPs in der Praxis im Einsatz. „Durch die Überwachung der Systeme und den Austausch von Daten können wir diese Technologie so schnell wie möglich vorantreiben“, sagte er.
Im Bereich der gewerblichen Klimatechnik, so Hafner, können R290- oder CO₂-Wärmepumpen nun in Lüftungsgeräte (AHUs) integriert werden, um die Zuluft zu erwärmen oder zu kühlen. Er merkte an, dass R290 bei einer angemessenen Sicherheitsbewertung und Systemauslegung gut funktioniere, während ordnungsgemäß ausgelegte CO₂-Geräte dieselben SCOP-Werte erreichen könnten wie Systeme, die synthetische Kältemittel verwenden.
In Bezug auf R290-Split-Klimaanlagen merkte Hafner an, dass innovative ölfreie Kompressoren dazu beitragen könnten, die Marktakzeptanz voranzutreiben. „Wenn 20 % des Kältemittels üblicherweise aus Öl bestehen, bietet ein ölfreier Kompressor 20 % mehr Füllmenge für die Kühlung“, sagte er. Er wies darauf hin, dass Komponentenhersteller wie der deutsche Erstausrüster ebm-papst diese Technologie bereits produzieren.
Engpässe angehen
„Das größte Problem für die Branche in den nächsten 5‒10 Jahren wird darin bestehen, über genügend Ingenieure, Installateure und Techniker zu verfügen“, erklärte Hafner gegenüber Dusek. Zwar können Hersteller die Installation durch werkseitig vormontierte Geräte vereinfachen, doch muss diese dennoch von jemandem durchgeführt werden. Hafner schlug vor, junge Menschen für den Einstieg in die Branche zu gewinnen und potenzielle Kandidaten aus anderen Branchen zu rekrutieren.
Wenn man Endverbraucher stärker für die Umweltauswirkungen synthetischer Stoffe sensibilisieren und gleichzeitig transparent über die potenziell höheren Kosten nachhaltiger Optionen informieren würde, würde dies eine Marktnachfrage nach Lösungen mit natürlichen Kältemitteln schaffen, so Hafner. Er verglich diesen Ansatz mit den Gesundheitswarnungen auf Zigarettenpackungen. „Wenn man eine Schachtel Zigaretten kauft, steht dort: ‚Rauchen tötet‘“, sagte Hafner. „Wir brauchen etwas Ähnliches für TFA.“
Eine Verzögerung der Beschränkungen für PFAS und TFA werde laut Hafner auch die Einführung bereits im Handel erhältlicher natürlicher Kältemittel verzögern. Er ist der Ansicht, dass Endverbraucher natürliche Kältemittel als langfristige Investition nutzen werden, jedoch nur, wenn sie wissen, dass synthetische Alternativen eine schlechte Anlage sind.
„Verbote für TFA werden früher oder später kommen“, erklärte Hafner gegenüber Dusek. „Aber die Branche ist bereits jetzt bereit für den Umstieg auf natürliche Kältemittel. Wir müssen das umsetzen, was wir wissen, und dürfen nicht mehr TFA in unsere Umwelt gelangen lassen, als für uns und künftige Generationen zumutbar ist.“
„Die Branche ist bereits jetzt bereit für den Umstieg auf natürliche Kältemittel.“
Armin Hafner, Professor an der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie
