Z początkiem roku 2015 w całej Unii Europejskiej weszło w życie nowe rozporządzenie UE nr 517/2014 w sprawie F-gazów. Jednak co dokładnie oznacza ono dla branży chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła? Dwóch ekspertów firmy BITZER, największego na świecie niezależnego producenta sprężarek do urządzeń chłodniczych i od 80 lat lidera innowacji w swojej branży, odpowiada na najważniejsze pytania.

Rys. 1. Hermann Renz

Rys. 2. Heinz Jürgensen

Temat F-gazów stał się bardzo aktualny z uwagi na wejście z życie nowego rozporządzenia UE. Ale czym są właściwie F-gazy?

Hermann Renz: F-gazy to syntetycznie wytwarzane fluorowane węglowodory. Przemysł chemiczny opracował szeroką paletę takich substancji do stosowania w roli czynnika chłodniczego w sprężarkowych urządzeniach chłodniczych, przykładając wagę do ich wysokiej sprawności termodynamicznej i łatwości stosowania. Większość używanych F-gazów nie jest ani toksyczna, ani palna – co znacznie redukuje wymagania bezpieczeństwa i ułatwia ich obsługę.

Heinz Jürgensen: Dodatkową zaletą F-gazów jest fakt, że odznaczają się wysoką stabilnością termiczną i chemiczną. Urządzenia chłodnicze wykorzystujące F-gazy mają zatem długą żywotność i są łatwe w serwisowaniu. To ważne, gdyż czynniki te pracują w bardzo zróżnicowanych warunkach. Ponadto F-gazy mają również inne zastosowania, np.: jako gaz wytłaczający w opakowaniach aerozolowych, gaz izolacyjny w instalacjach energetycznych, gaz wytłaczający do pian czy składnik środków gaśniczych.

Rys. 3. Phase down: Limit ilości dopuszczenia do obrotu F-gazów. Do 2030 roku produkcja i import F-gazów do Unii Europejskiej mają zostać stopniowo ograniczone do 21% poziomu z 2015 roku. Limity dotyczą ilości rozumianej jako iloczyn współczynnika GWP dla danego czynnika oraz masy czynnika

Co dokładnie zmieni się po wejściu w życie nowego rozporządzenia? 

HR: Rozporządzenie znacznie ogranicza paletę dostępnych czynników chłodniczych o wysokim tzw. potencjale tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) – a częściowo ich zakazuje. Podstawą do oceny danej substancji jest nie tylko sama ilość, ale również wskaźnik porównawczy z CO₂ – będący iloczynem masy oraz współczynnika GWP dla danego gazu. Czynniki chłodnicze o niskim współczynniku GWP mogą być stosowane w większych ilościach niż czynniki o wysokim współczynniku. Jednakże wysoki współczynnik GWP posiada wiele F-gazów. Jest to związane z ich stabilnością chemiczną, która utrzymuje się również po uwolnieniu się gazu do atmosfery.

Jak wygląda harmonogram wdrożenia rozporządzenia?

HJ: Plan jest bardzo ambitny, tylko do 2018 roku przemysł będzie musiał zredukować całkowitą ilość zużywanych F-gazów o 37%. Do 2030 roku planowane jest obniżenie poziomu produkcji do zaledwie 21% wartości z 2015 roku – jako docelowy limit dopuszczenia do obrotu („phase down”). Ponadto począwszy od 2020 roku w całej Unii Europejskiej zostanie zabroniony do stosowania w wielu urządzeniach stacjonarnych ważny czynnik R404A. Wyznaczony dla niego współczynnik GWP wynoszący 3 922 znacznie przekracza bowiem maksymalny limit wynoszący 2 500. Dlatego do momentu całkowitego wdrożenia rozporządzenia w 2030 roku czeka nas jeszcze wiele pracy. Planowane są również zaostrzone wymagania w zakresie kontroli szczelności oraz dodatkowe wymagania dotyczące personelu, dokumentacji i administracji.

Rys. 4. Uznane na całym świecie: sprężarki tłokowe ECOLINE

Dlaczego Unia zaostrza przepisy dotyczące F-gazów?

HR: Pierwsze rozporządzenie, obowiązujące od 2007 roku, miało zmniejszyć emisję czynników chłodniczych poprzez poprawę szczelności urządzeń i zapewnienie odzysku zużytych czynników. Jednakże potencjał redukcyjny zastosowanych środków był niewystarczający do realizacji ambitnych celów klimatycznych UE. Pomóc ma w tym przejście na czynniki chłodnicze o niższym współczynniku GWP. Inną przyczyną małej skuteczności poprzedniego rozporządzenia było bagatelizowanie zasad bezpieczeństwa w postępowaniu z F-gazami, które uważano za nieszkodliwe. Z uwagi na to Unia Europejska wprowadziła do nowego rozporządzenia również zaostrzone przepisy w zakresie cyklicznych kontroli szczelności urządzeń.

Jakie będą zatem czynniki chłodnicze przyszłości?

HJ: Oczekujemy rosnącego znaczenia i powszechnego stosowania hydrofl uoro-olefi n (HFO), mieszanin HFO/HFKW oraz naturalnych czynników chłodniczych, a więc czynników o niskim potencjale tworzenia efektu cieplarnianego. Wśród nich bardzo ważny jest na przykład CO₂ (R744). BITZER od ponad 15 lat ma w ofercie sprężarki na CO₂, zarówno do zastosowań transkrytycznych jak i podkrytycznych, które od dawna cieszą się dużym uznaniem na rynku. W międzyczasie znacznie poszerzono paletę sprężarek na CO₂. Stanowią one dobrą alternatywęm, zwłaszcza w dziedzinie urządzeń chłodniczych dla handlu. Oczywiście mamy w ofercie również produkty napełniane amoniakiem i propanem.

Rys. 5. Jednym z przebojów firmy BITZER jest osiem sprężarek tłokowych na CO2 z serii CME, zaprojektowanych do elastycznej pracy w układzie Booster lub w chłodzonych wodą systemach chłodzących i głębokiego mrożenia

Dlaczego nie można po prostu we wszystkich sprężarkach używać CO2?

HJ: Żaden czynnik chłodniczy nie ma stuprocentowo optymalnych właściwości, również czynniki naturalne. CO₂ będzie w przyszłości bez wątpienia jednym z najważniejszych czynników, gdyż dzięki współczynnikowi GWP równemu 1 jest praktycznie neutralny dla klimatu. Pod względem energooszczędności podczas pracy w wysokiej temperaturze otoczenia CO₂ ustępuje jednak innym czynnikom. Jest to związane z jego specyficznymi właściwościami termodynamicznymi. Nie istnieje zatem czynnik chłodniczy, który idealnie nadaje się do pracy w każdych warunkach. Przykładowo amoniak, jako wielokrotnie wypróbowany i udoskonalony technicznie czynnik, najlepiej sprawdza się w instalacjach chłodniczych o dużej mocy, np. w przemyśle. Do urządzeń o mniejszej mocy i mniejszej ilości czynnika ciekawą alternatywą jest propan, który jest stosunkowo łatwy w obsłudze oraz bezpieczny i ekonomiczny w eksploatacji.

Czy to znaczy, że muszą Państwo jedynie dostosować swoje sprężarki do danego czynnika chłodniczego?

HR: Oprócz innej budowy samej sprężarki, zastosowanie naturalnego czynnika chłodniczego wymusza również dostosowanie pozostałych elementów instalacji z uwagi na m.in. podwyższone wymogi bezpieczeństwa. Dla przykładu amoniak (NH₃) jest jak wiadomo trujący, węglowodory są palne, a CO₂ niebezpieczny ze względu na duże ciśnienie robocze. W instalacjach na CO₂ i NH₃ specjalne wymagania dotyczą nie tylko samej sprężarki. Różnice w stosunku do urządzeń na typowe F-gazy tkwią również w koncepcji całej instalacji. Upowszechnienie się naturalnych czynników chłodniczych będzie zatem wymagać również większej liczby specjalistów.

Rys. 6. Nowa 2-cylindrowa sprężarka CKH2 i 6-cylindrowa CKH5 są doskonałym uzupełnieniem dla sprawdzonych modeli 4-cylindrowych

Co to oznacza?

HR: Z pewnością wzrośnie zapotrzebowanie na wykwalifi kowaną kadrę, np. projektantów instalacji. Dlatego BITZER aktywnie podejmuje kroki w celu kształcenia potrzebnych specjalistów. W ubiegłych latach utworzyliśmy trzy centra szkoleniowe w zakresie instalacji na CO₂. W São Paolo, Rottenburgu i Sydney prowadzimy dla klientów szkolenia teoretyczne i praktyczne w zakresie wysokociśnieniowych instalacji na CO₂. Z dużym sukcesem: tylko w Rottenburgu przeprowadziliśmy już ponad 100 szkoleń.

HJ: Nasza fi rma ma dużą przewagę nad konkurentami, jeśli chodzi o zgromadzone doświadczenie. Ostatecznie korzysta na tym klient. Dzięki naszej wiedzy i cenionym na całym świecie wsparciu technicznemu jesteśmy w stanie pomóc w ekonomicznej optymalizacji urządzeń. Efektywność systemu jest bowiem niezwykle ważna.

Rys. 7. Nowa seria OS.A95 jest zaprojektowana specjalnie do pracy w przemysłowych instalacjach amoniakalnych. W tym celu BITZER udoskonalił istniejącą serię OS.85, a także zoptymalizował filtry oleju do pracy z nowymi sprężarkami OS.A95

Czy oprócz sprężarek na CO2 i NH3 BITZER może zaoferować jeszcze inne produkty wykorzystujące alternatywne czynniki chłodnicze?

HR: Stale rozwijamy nasze sprężarki, aby dostosować je do pracy z nowymi czynnikami. Na przykład cała paleta półhermetycznych sprężarek tłokowych jest dostępna również w wersji na propylen (R1270) lub propan (R290). Również wiele serii kompaktowych sprężarek śrubowych jest dostępnych w wersji na R290. W naszej ofercie można znaleźć także kilka serii sprężarek tłokowych i śrubowych na nowe hydrofl uoro-olefi ny (HFO) i mieszaniny HFO/HFKW. Czynniki na bazie czystych HFO, z uwagi na niski współczynnik GWP, są nawiasem mówiąc zwolnione z limitów nowego rozporządzenia w sprawie F-gazów.

HJ: Dzięki naszym ścisłym kontaktom z decydentami politycznymi oraz producentami czynników chłodniczych jesteśmy bardzo dobrze przygotowani na zmiany. Dlatego udało nam się opracować wiele z naszych sprężarek w wersji na alternatywne czynniki chłodnicze. Na przykład nasze sprężarki tłokowe z serii ECOLINE w wersji specjalnej są dostosowane do pracy z węglowodorami – propanem i propylenem, a w standardowej wersji mogą być napełniane nowymi zamiennikami F-gazów – HFO oraz mieszaninami HFO/HFKW.

Nowe rozporządzenie w sprawie F-gazów obowiązuje tylko w Europie. Czy firma BITZER stanie się więc mniej konkurencyjna od producentów spoza Unii Europejskiej?

HR: Na pierwszy rzut oka może się tak wydawać. W gruncie rzeczy jednak nowa sytuacja tworzy dla nas szanse. Dbałość o środowisko była dla naszej firmy zawsze bardzo ważna. Dlatego na przykład w dziedzinie urządzeń na CO₂ i HFO mamy znacznie większe doświadczenie od konkurencji. Należy się też liczyć, że w niedługiej przyszłości podobne przepisy zostaną wprowadzone na całym świecie – nawet jeśli z innymi celami, czy w innym terminie. Panująca tendencja idzie jednoznacznie w kierunku redukcji emisji czynników chłodniczych oraz promowania energooszczędności urządzeń. W tej dziedzinie możemy więc poszerzać swoją już posiadaną wiedzę i korzystać z przewagi innowacyjnej na całym świecie.

Ilustracje: Firma Bitzer

Warto zapoznać się:
Link do raportu o czynnikach chłodniczych: https://www.bitzer.de/documentation/a-501-18.pdf
Link do nowego rozporządzenia UE w sprawie F-gazów: https://www.bitzer.de/documentation/a-510-1.pdf