DE TOEKOMST IS AAN DE NATUURLIJKE KOELMIDDELEN

Afweging tussen duurzaamheid, veiligheid en kosten

Door de opwarming van de aarde zien we tegenwoordig een omschakeling in het gebruik van koelmiddelen. De natuurlijke koudemiddelen met een laag 'Global Warming Potential' winnen terrein, ten koste van de synthetische tegenhangers. De natuurlijke middelen hebben weliswaar nadelen op veiligheidsvlak, maar ze zijn duurzamer en goedkoper; zowel in aanschaf als verbruik. De wetgever stimuleert deze ommekeer door het gebruik van koudemiddelen met een hoge GWP-waarde te verbieden en meer lektesten te verplichten voor dergelijke installaties. De verantwoordelijkheid voor deze lektesten ligt bij de gebruiker.

 

INDELING

Alle koelmiddelen hebben, naast hun chemische notatie, ook een andere notering, die altijd start met de letter R. Daarna volgt een cijfercode.

Natuurlijk

Natuurlijke koudemiddelen starten met het cijfer 7. Voorbeelden zijn koolstofdioxide (CO₂ - R744) of ammoniak (NH₃ - R717). Koolwaterstoffen volgen deze regel echter niet. Zo heeft propaan (C₃H₈) de code R290, maar dit is toch een natuurlijk koelmiddel.

Synthetisch

Bij de synthetische koudemiddelen onderscheiden we de (H)CFK's (freonen) en de HFK's. Voorbeelden zijn dichloordifluormethaan (CF₂Cl₂ - R12) of chloordifluormethaan (CHClF₂ - R22). De cijfers 4 en 5 slaan allebei op een samenstelling van meerdere koudemiddelen. In de 4-groep bestaan die naast elkaar, in de 5-groep gedragen ze zich als een enkelvoudig koudemiddel, of dus als een mengsel.

 

EVOLUTIE

Opmars van synthetische koudemiddelen

Uiteraard waren er eerst de natuurlijke koelmiddelen. Na de Tweede Oorlog is men de synthetische varianten gaan produceren, omdat er na de heropleving van de economie een grote vraag was naar koudemiddelen. De industriële varianten hebben hierbij het voordeel dat ze eenvoudig en goedkoop te produceren zijn. Bovendien hebben zij de negatieve effecten van natuurlijke koudemiddelen niet. NH₃ is namelijk giftig, CO₂ verdringt O₂ en C₃H₈ is luchtbrandbaar.

Aantasting ozonlaag

In de jaren 80 heeft men echter ontdekt dat de freonen in grote mate verantwoordelijk zijn voor het fameuze gat in de ozonlaag. Sinds de ondertekening van het Montrealprotocol in 1987 is hun productie om die reden geleidelijk aan gestopt. De eerder aangehaalde voorbeelden R12 en R22 zijn dus al enige tijd uitgefaseerd.

Opwarming aarde

Daarna stelde men nog een ander natuurfenomeen vast: het broeikaseffect. Ook hier zijn de synthetische koudemiddelen in het nadeel, want bij eventuele lekkages is hun aandeel hierin vele keren groter dan dat van de natuurlijke varianten. De F-gasverordening (EU517 / 2014) en de wettelijke verplichtingen rond lektesten moeten hun productie en gebruik verder terugdringen, ten voordele van de natuurlijke koelmiddelen.

 

GLOBAL WARMING POTENTIAL

Om het aandeel van elk koudemiddel in de opwarming van de aarde meetbaar te maken, is aan elk van hen een GWP-waarde toegekend (Global Warming Potential), met CO₂ als referentie. Deze waarde geeft de impact weer van 1 kilogram koudemiddel, uitgedrukt in het CO₂-equivalent, over een periode van 100 jaar.

Bij natuurlijke koudemiddelen is deze waarde heel laag of zelfs nihil (R717 - GWP 0, R744 - GWP 1, R290 - GWP 3). Bij de synthetische varianten is de GWP-waarde veel groter (R134A - GWP 1.430, R404A - GWP 3.922, R507 - GWP 3.985). Voor een goed begrip: een lekkage van 1 kg R404A komt dus overeen met de impact van maar liefst 3.922 kg CO₂-uitstoot.

Niet te verwonderen dus dat men het gebruik en de productie van de synthetische koudemiddelen met de grootste GWP-waarden de komende jaren wil inperken en dat koelinstallaties met deze koudemiddelen aan strengere lektesten worden onderworpen.

F-gasverordening

De wetgeving vanuit de Europese Gemeenschap verbiedt nieuwe installaties met een koelmiddel met een GWP-waarde hoger dan 2.500 tegen 1 januari 2020, behalve als het om gerecycleerde freonen gaat. De overgangsmaatregelen gelden tot 1 januari 2030. Daarna is er een totaalverbod op alle koudemiddelen met een GWP groter dan 2.500.

 

Lektesten

Een koelinstallatie is een gesloten systeem. Elke installatie mag op jaarbasis maximaal 5% lekverlies van het koelmiddel hebben. Voor de verplichtingen rond de lektesten wordt er, naast de GWP-waarde van de koudemiddelen, ook nog altijd gekeken naar de inhoud van de installatie. Hier worden nu drie niveaus onderscheiden: maximaal 5, 50 of 500 kg koudemiddel, opnieuw omgerekend naar het CO₂-equivalent. Bij de synthetische koudemiddelen met een hoge GWP-waarde variëren de verplichtingen dan van 1 tot 4 lektesten per jaar, afhankelijk van die inhoud.

 

 

Let op: het is de verantwoordelijkheid van de eindgebruiker dat deze lektesten tijdig worden uitgevoerd! Zij moeten hiertoe de aanvraag doen. Voor NH₃ (R7171) en CO₂ (R744) zijn er, gezien hun lage GWP-waarden, geen wettelijke lektesten vereist.

Bij de aanwezigheid van een lekdetectiesysteem kan de testfrequentie gehalveerd worden. Het merendeel van de huidige detectiesystemen wordt echter niet goedgekeurd, waardoor deze halvering dan niet wettig is.

 

NATUURLIJKE KOELMIDDELEN IN HET VOORDEEL

Duurzaamheid

Vandaag zet men volop in op de ontwikkeling van nieuwe, synthetische koudemiddelen met een lagere GWP-waarde. Toch worden er voor nieuwe installaties sowieso natuurlijke koelmiddelen geadviseerd, vooral vanuit duurzaamheidsoverwegingen. Die hebben overigens ook een hogere koelcapaciteit dan de synthetische koudemiddelen.

Kosten

Aangezien het hier om natuurlijke producten gaat, zijn ze ook goedkoper dan de chemische varianten, die met stijgende productie- en recyclagekosten te kampen hebben. Omdat die laatste door de wettelijke bepalingen alsmaar schaarser worden, worden ze ook alsmaar duurder. In enkele jaren tijd zijn sommige synthetische koudemiddelen tot wel drie keer zo duur geworden. Voor gebruikers van dergelijke installaties loont het dus zeker de moeite om eerder vroeg dan laat op andere koudemiddelen over te schakelen.

Ook in het eigenlijke verbruik zijn de natuurlijke koudemiddelen trouwens in het voordeel. Zij zijn immers al langer bekend en hebben hun nut bewezen voor performante en stabiele installaties. Bij die nieuwe koelmiddelen, daarentegen, stelt men de levensduur en de efficiëntie van de installatie wel eens in vraag.

Veiligheid

Toch moeten we ook enkele kanttekeningen maken bij die aloude, natuurlijke koelmiddelen, wanneer het gaat over de eerder aangehaalde veiligheidsaspecten. Door de huidige stand der techniek is de kans op lekken evenwel sterk gereduceerd. Detectiesystemen zoals snuffelaars kunnen ook veel kwaad voorkomen.

 

WELK NATUURLIJK KOELMIDDEL?

Rest dan uiteraard nog de vraag welk natuurlijk koelmiddel je nu het best gebruikt.

Ammoniak

NH₃-installaties (R717) werken met een pompsysteem en staan hierdoor bekend als robuust, stabiel en betrouwbaar. Mits een regelmatige onderhoudsbeurt kunnen ze makkelijk twintig à dertig jaar blijven meedraaien.

Een nadeel is dan weer dat je dit koelmiddel niet door koperen leidingen kunt sturen, omdat de ammoniak het koper zou oplossen. Hier heb je dus verdampers en leidingen uit inox nodig, wat een duurzamer materiaal is, maar wat de kosten ook meteen fors de hoogte injaagt. Door de giftigheid staan veel gebruikers hier ook wantrouwig tegenover.

Koolstofdioxide

Het grote voordeel van CO₂ (R744) is dat je hier wel een vrije materiaalkeuze hebt en dat je zo de kosten kunt drukken. Hierdoor kan de investeringskost tot 30% lager zijn dan bij een NH₃-installatie. Vooral bij kleine installaties komt CO₂ 'in the picture'.

Het grote nadeel is dan weer het typische transkritische gebeuren, waardoor de performantie van de installatie sterk daalt, zodra de buitentemperatuur hoger is dan 24 °C. In de wintermaanden leg je hiermee dus een energetische spaarpot aan om het verlies aan energie-efficiëntie in de zomermaanden te compenseren. Bovendien zijn er door de transkritische werking hogere servicekosten en kennen deze installaties typisch een kortere levensduur. De TCO is hier dus groter.

Propaan

Propaan is, zoals gesteld, luchtbrandbaar. Veel nieuwe, synthetische koelmiddelen met een lage GWP-waarde (ca. 150) zijn dat echter ook, doordat het HFO's zijn en geen HFK's. Propaan krijgt dan toch de voorkeur op deze koudemiddelen, omdat het vijftig keer minder impact heeft op het milieu.

Hybride

Bij een tussenoplossing gebruikt men NH₃ enkel in de machinekamer en een secundair koudemiddel - CO₂ of glycol - in de eigenlijke productieruimte. Zo combineert men tegenwoordig het beste van twee werelden. Zeker wanneer er ook andere glycoltoepassingen in de beschouwde fabriek aanwezig zijn (bv. voor een tumbler), kan dit een interessante oplossing zijn.

 

CONCLUSIE

Natuurlijke koelmiddelen zijn weer in opmars. Het ideale koudemiddel bestaat evenwel niet, ook al omdat je telkens de volledige installatie in beschouwing moet nemen. Ook de wettelijke lektesten moeten in rekening worden gebracht bij de keuze, want die kosten ook tijd en energie. Het is dan ook altijd een afweging tussen duurzaamheid of maatschappelijke verantwoordelijkheid, veiligheid, en investerings- en werkingskosten. De vraag is: wat past het best bij uw bedrijfsvisie?