In 2017 schreef Paul Hawken het boek Drawdown: The Most Comprehensive Plan Ever Proposed To Reverse Global Warming, waarin 100 verschillende oplossingen voor klimaatverandering worden geanalyseerd. Deze oplossingen zijn gerangschikt op basis van de potentiële reductie in CO2-emissies. Met 89,74 gigaton CO2 is koelmiddel-management oplossing nummer één.

Welke rol spelen synthetische F-gassen, de meest gebruikte koelmiddelen, in de toekomst?

Wat zijn F-gassen?
Gefluoreerde broeikasgassen (F-gassen) zijn een verzameling van HFK’s (fluorkoolwaterstoffen), PFK’s (perfluorkoolwaterstoffen) en SF6 (zwafelhexafluoride), die worden gebruikt als koelmiddel ter vervanging van verboden ozonlaag-afbrekende stoffen als CFK’s en HCFK’s. F-gassen worden voornamelijk toegepast in airconditioning, koelkasten, transportkoeling en warmtepompen. 90% van de emissies vinden plaats aan het einde van de levenscyclus, wanneer de F-gassen effectief moeten worden verwijderd en opgeslagen.

Superbroeikasgassen
Hoewel F-gassen in relatief kleine hoeveelheden worden toegepast, verdienen ze volgens Hawken toch plaats nummer één. Dit komt door het zeer hoge Global Warming Potential (GWP) van F-gassen in tegenstelling tot andere bekende broeikasgassen. De GWP-waarde is een maatstaaf voor de hoeveelheid warmte die door een broeikasgas over 100 jaar in de atmosfeer wordt gevangen in verhouding tot CO2. Zo is het aardopwarmingsvermogen van HFK’s 1.000 tot 9.000 keer sterker dan dat van CO2. Met een GWP-waarde van 22.000 veroorzaakt SF6 het grootste effect van alle F-gassen.

Figuur: Het Global Warming Potential (GWP) of aardopwarmingsvermogen van verschillende synthetische en natuurlijke koelmiddelen in CO2-equivalent.

Kigali amendement
F-gassen zijn dus superbroeikasgassen. Om de consumptie en productie van F-gassen te verlagen is het Montreal Protocol, een internationaal verdrag ontworpen om de ozonlaag te beschermen, in oktober 2016 gewijzigd volgens het Kigali Amendment. Meer dan 170 landen gingen akkoord met het amendement dat op 1 januari 2019 in werking trad. Deze wijziging stelt het doel om het wereldwijde gebruik van HFK’s, de F-gassen verantwoordelijk voor de meeste emissies, in 2047 met meer dan 80% te hebben verminderd. Dit voorkomt een globale temperatuurstijging van 0,5 °C.

Milieuvriendelijke alternatieven
Om deze uitfasering van F-gassen te bevorderen, zijn er substituten nodig. Daarom vindt er veel wetenschappelijk onderzoek plaats naar milieuvriendelijke alternatieven. Risto Ciconkov van de Ss. Cyril & Methodius Universiteit in Macedonië erkent echter een dilemma: natuurlijke of synthetische substituten? Daarom onderzocht hij de voor- en nadelen en toepassingen van de natuurlijke koelmiddelen ammonia (R717), CO2 (R744), isobutaan (R600a) en propaan (R290), die al sinds de 19e eeuw worden gebruikt, en synthetische HFO’s (onverzadigde HFK’s met een lage GWP-waarde).

Prestaties
Ook zes onderzoekers van de Northeastern University in China vergeleken door middel van een simulatiestudie de prestaties van difluormethaan (R32), propaan (R290), isobutaan (R600a) en de HFK R134a in een hybride warmtepomp. De resultaten laten zien dat alle vier koelmiddelen verschillend presteren op eigenschappen als verwarmingscapaciteit, verdampingsdruk, perstemperatuur en Coefficient of Performance (COP).

Een andere studie uitgevoerd door vijf onderzoekers van GREE Electric Appliances en de Huazhong University of Science and Technology in China analyseerde de prestaties van een natuurlijke koelmiddelmix met een lage GWP-waarde in een lucht warmtepomp. Deze mix bestond uit propaan (R290), isobutaan (R600a) en trifluoroiodomethaan (R13I1) als alternatief voor de HFK R134a. In tegenstelling tot de studie door Bai et al. (2019) blijkt uit dit onderzoek dat de natuurlijke mix onder alle condities beter presteert dan de HFK.

Risico’s
Volgens wetenschappers als Ciconkov (2018) zijn natuurlijke koelmiddelen op de lange termijn het beste alternatief voor HFK’s, maar gaan deze gepaard met beperkingen als toxiciteit, ontvlambaarheid en slechte materiaalcomptabiliteit. De wetenschapper concludeert daarentegen dat deze problemen opgelost kunnen worden met duurzaam productontwerp en geschikt onderhoud van het apparatuur. Dit vereist dat installateurs opgeleid moeten worden in het omgaan met deze natuurlijke koelmiddelen, met name CO2.

Certificering
Deze redenering komt overeen met de uitspraken van Roelof Robbertsen van Opleidingscentrum GO°, het opleidingscentrum voor de koude- en klimaattechnische branche, in een interview met het vakblad RCC Koude & Luchtbehandeling. Robbertsen: ‘‘Het is prima dat naar koelmiddelen met een kleiner broeikaseffect wordt gekeken, maar er is te weinig aandacht voor de risico’s.’’

Om te mogen werken met HFK’s in warmtepompen moeten installateurs beschikken over een F-gassencertificaat, dat beschikbaar is in twee categorieën afhankelijk van het koelmiddelvolume in een installatie. Volgens Robbertson bestaat er voor natuurlijke koelmiddelen ook al certificering, maar geldt deze niet voor kleinere installaties. De certificaten worden echter alsmaar belangrijker zolang de marktgroei van warmtepompen aanhoudt.

Duurzaam Verwarmd 2020
Gebrek aan kennis bij de installateur over de risico’s kan volgens Robbertsen daadwerkelijk tot problemen leiden. Niet alleen het klimaat, maar ook de eigen gezondheid staat op het spel. Vakbeurs Duurzaam Verwarmd is de plek om uw vakkennis over duurzame verwarming, ventilatie en koeling bij te schaven. Wilt u op de hoogte blijven van duurzame klimaattechnieken? Bezoek Duurzaam Verwarmd op dinsdag 17, woensdag 18 en donderdag 19 maart 2020 in Expo Haarlemmermeer en abonneer u op onze nieuwsbrief.