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Agenda   Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zu          verbesserten Umwelteigenschaften  Was kommt na...
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Fluorhaltige Kältemittel        Verbesserte Umwelteigenschaften          1930’s          1950’s         1990’s            ...
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Low GWP Alternativen für Chiller                         1.07                         1.06                         1.05   ...
Agenda Fluorhaltige Kältemittel Nachhaltige Entwicklung hin zu verbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs?  ...
DuPont™ Opteon® KältemittelNächste Schritte  Weitere Untersuchungen und Anwendungsstudien anunterschiedlichen stationären ...
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!www.refrigerants.dupont.com                                        37
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Kältemittel der vierten Generation (Dr. Walter Sorg, DuPont de Nemours)

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Vortrag "Kältemittel der vierten Generation" von Dr. Walter Sorg, DuPont de Nemours, beim Fachkongress "Kältetechnologien - Quo vadis?" und der Verleihung des 4. Deutschen Kältepreises am 20. März 2012 in Berlin

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Kältemittel der vierten Generation (Dr. Walter Sorg, DuPont de Nemours)

  1. 1. Kältemittel der vierten GenerationFachkongress des Bundesumweltministeriumsanlässlich der Verleihung des4. Deutschen KältepreisesBerlin, 20. März 2012Dr. Walter SorgDuPont de NemoursDuPont Fluorochemicals
  2. 2. Agenda Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zu verbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 2
  3. 3. Agenda Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zu verbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 3
  4. 4. Fluorhaltige Kältemittel Verbesserte Umwelteigenschaften 1930’s 1950’s 1990’s 2011 CFCs HCFCs HFCs HFOs CFC-12 HCFC-22 HFC-134a HFO-1234yf CCl2F2 CHClF2 CF3CH2F CF3CF=CH2Chlor Hoch Geringer --- ---ODP Hoch Geringer --- ---GWP Hoch Hoch Hoch Gering Montreal Protokol Phase-out Kyoto Protokol 4
  5. 5. Geschätzter weltweiter Fluorgas-Einsatz 1600 1200Tonnen X 1000 800 HFCs 400 CFCs HCFCs 0 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 00 03 06 09 12 15 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20 Refrigerants Other Refrigerants Solvents Fire Extinguishants 5 Foam Expansion Propellants
  6. 6. EU Klima-Gesetzgebung Verordnung (EG) 1005/2009 Verordnung (EG) 842/2006 F-Gas Regulation EU “ 20-20-20” Targets MAC Directive 2006/40/EC Cap & Trade/Allocation (Emissionshandel) 6
  7. 7. EmissionshandelCap & Trade/Allocation Schema Kappung der Produktion/des Verbrauches auf eine festzulegende Höchstmenge und schrittweise Reduzierung 140 Mill. tons CO² equivalent/Jahr*) 120 100 80 60 40 20 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030*) Berechnung basiert auf IPCC 3rd Assessment Report 2000 7
  8. 8. Agenda Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zu verbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 8
  9. 9. Was kommt nach den HFCsDie Suche nach dem optimierten Kältemittel Umwelt und Sicherheit Flammbarkeit keine oder sehr gering Toxizität unbedenklich Klimarelevanz sehr geringer GWP, kein ODPLeistung und Kosten KältemittelWirtschaftlichkeit EnergieEnergieeffizienz InvestitionThermodynamische Eigenschaften Es gibt kein perfektes Kältemittel! There is No Perfect Refrigerant !! Optimale Ausgewogenheit der Eigenschaften für unterschiedliche Applikationen Best Balance for each Application 9
  10. 10. Agenda Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zuverbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 10
  11. 11. Was sind HFOs ??CFC Chloro-Fluoro-CarbonHCFC Hydro-Chloro-Fluoro-CarbonHFC Hydro-Fluoro-CarbonHFO Hydro-Fluoro-Olefin Einzigartige Kombination von Eigenschaften: Stabilität in Kälteanlagen Instabilität in der Athmosphäre (geringer GWP) Sehr gutes Leistungsprofil 11
  12. 12. HFO-1234yf (CF3CF=CH2) 3,5• GWP von 4 vergleichbar mit HCs 3 Pressure, MPa 2,5• Sehr ähnliche thermodynamische 2 Eigenschaften wie R134a 1,5 Vapor Pressure 134a• Thermische Stabilität in allen 1 Anwendungsbereichen 0,5 1234yf 0• Kälteleistung u. Energieeffizienz -40 -20 0 20 40 60 80 100 ähnlich wie R134a Temperature, oC• Geringe Entflammbarkeit R-134a HFO-1234yf Formula CH2FCF3 CF3CF=CH2 Molecular Weight 102 114 ODP 0 0 GWP100 (AR4) 1430 4 T Critical Point 102 ºC 95ºC Boiling Point -26ºC -29ºC 12
  13. 13. HFO-1234yf (5,000 - 10,000) NH3 (100-300) R-32 (30-100) 2L Isobutane DME Propane EthyleneHFO-1234yf High Minimum Ignition Energy – Difficult to Ignite 13
  14. 14. ASHRAE Product Safety Considerations ASHRAE Classification Examples: Propane A3Highly Flammable (3) A3 B3 Isobutane A3 R-152a A2Flammable (2) A2 B2Mildly Flammable (2L) HFO-1234yf 2LPracticallyNon-Flammable (1) A1 B1 R-134a A1 Low Higher Toxicity (A) Toxicity (B) 14
  15. 15. Standardisierungs-Aktivitäten in EuropaASHRAE Class 2L Sicherheits-Standards – Anpassung an Klasse 2L - ISO-5149 Fertigstellung in 2012 - IEC-60335-2-40 unter Revision Was bedeuted dies :• Einsatz von 2L Kältemitteln in kleinen und mittleren A/C und Kälteanlagen (e.g. self contained and condensing units)• Max. Füllmengen könnten an Raumvolumen gekoppelt werden 15
  16. 16. Agenda Fluorhaltige Kältemittel – Nachhaltige Entwicklung hin zuverbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 16
  17. 17. KFZ Klimaanlagen – HFO-1234yf SAE International – HFO-1234yf wurde intensiv getestet und für den Einsatz in KFZ freigegebenHFO-1234yf entspricht allen Anforderungen und ist sicher einzusetzen HFO-1234yf wurde weltweit von allen Automobilherstellern in Hinblick auf die AC Direktive 40/2006 EU adaptiert 17
  18. 18. HFO-1234yf Produktionsanlage 18
  19. 19. DuPont Kältemittel der nächsten Generation für Kälte- undKlimaanwendungen - Versuchsportfolio 19
  20. 20. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® KandidatenGetränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon®yfGewerbekälte R-134a XP10 R-404A/507 DR-33 DR-7DX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 20
  21. 21. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® KandidatenGetränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon® yfGewerbekälte R-134a XP10 Klasse 2L R-404A/507 DR-33 DR-7 GWP = 4DX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 21
  22. 22. Getränke-Verkaufsautomat (Fuji Electric, Japan) Jährlicher Energieverbrauch 1.4Power consumption relative to HFC-134a HFC-134a 1.2 HFO-1234yf 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 HFC-134a HFO-1234yf Geringe Verbesserung gegenüber R134a 22
  23. 23. Getränke-Verkaufsautomat LCCP Analyse für HFO-1234yf Vendo Mexico• Life Cycle Climate Performance -- Equipment energy usage + refrigerant emissions + refrig manufacture• Assumptions -- Beverage cooler equipment life: 10 years -- Average refrigerant leak rate: 1.5 % per year -- Refrigerant loss at end of life: 85 % of charge -- Total over lifetime: 100 % of charge lost -- CO2 energy conversion factors (World Resource Institute): EU average value of 27 countries: 0,354 kg CO2/kWh* 23
  24. 24. Getränke-Verkaufsautomat LCCP – EU 12000 Kg CO2 Equivalent Over 10 Year Life 11000 10000 9000 8000 Refr Mfr Refr Em 7000 Energy 6000 5000 4000 3000 2000 R-134a CO2 HFO-1234yf Der Energieverbrauch ist entscheidend HFO-1234yf bietet die höchste Energieeffizienz 24
  25. 25. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® Kandidaten Klasse 1Getränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon®yf GWP ~ 600Gewerbekälte R-134a XP10DX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 25
  26. 26. XP10 Untersuchungen in Supermärkten - Hybrid System - Retrofit von R 134a (Medium Temp); CO2 (Low Temp) - Auswertung über einen Zeitraum von 2 Jahren 26
  27. 27. Annularisierter Energieverbrauch undTEWI Vergleich 27 Im Vergleich zum R-404A-System liegt der TEWI vom XP10/CO2-Hybridsystem bei 48%
  28. 28. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® Kandidaten Klasse 1Getränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon®yf GWP ~ 1400Gewerbekälte R-404A/507 DR-33 DR-7 Klasse 2LDX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5 GWP ~ 250Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 28
  29. 29. Reach-In Freezer Drop-in Test Results – DR-7 and DR-33 Ev Mass Comp Energy Energy Suct Disch Exit Flow Comp Disch Consump Cons Rel Press Press SH Rate Ratio Temp (kWhr/day) to R404A (Psia) (Psia) (F) (lb/hr) (°F)AmbientT = 32°CR404A 33.46 100% 7 96 31 294 10 194DR-7 30.81 92% 6 75 28 309 11 221DR-33 32.16 96% 7 65 25 280 11 219AmbientT = 24°CR404A 25.11 100% 6 102 29 239 8 167DR-7 23.91 95% 7 76 27 249 9 195DR-33 25.00 100% 6 68 25 225 9 190AmbientT = 21°CR404A 23.39 100% 6 105 29 226 8 158DR-7 22.62 97% 6 78 26 232 9 184 Im Vergleich zu R 404A identischerDR-33 23.41 100% 6 73 25 210 8 182 oder geringerer Energieverbrauch 29
  30. 30. TK Kommerzielle Kühlschränke und -zellenTestresultate mit DR-7 112% % EER Low-Temp Reach-in & Walk-in Tests 110% 108% 106% Reach-in 24ºC amb Walk-in 35ºC amb 104% Walk-in 15ºC amb Walk-in 15ºC amb + 180# Head Pressure 102% Control % Capacity 100% 85% 90% 95% 100% 105% 110% 115% 120% 98% Energieeffizienz und Kälteleistung besser als mit R 404A 30
  31. 31. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® KandidatenGetränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon®yfKommerzielle Kühlung R-134a XP10 Klasse 2L GWP ~ 500 R-404A/507 DR-33 DR-7DX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 31
  32. 32. Cooling Comparison: DR-5 vs R410A 7.4 kW R-410A inverter mini-split110%105% 103% 100% 100% 100% 98%100% 96% Capacity95% COP90%85%80% 410A DR-5 DR-5 Cap Match Leistungsprofil ähnlich wie R 410A 32
  33. 33. Stationäre Klima und KälteanwendungenEntwicklungsprogramme HFCs Opteon® KandidatenGetränke-Verkaufsautomaten R-134a Opteon®yfGewerbekälte R-134a XP10 R-404A/507 DR-33 DR-7DX Klima/Heat Pumps R-410A DR-5Chiller R-134a Opteon® yf, XP10 R-123 (HCFC) DR-2 Klasse 1 GWP ~ 10 33
  34. 34. Low GWP Alternativen für Chiller 1.07 1.06 1.05 HCFC-123 COP Cool vs HFC-134a 1.04 1.03 1.02 DR-2 1.01 HFC-134a 1.00 0.99 0.98 0.97 XP10 0.96 0.95 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 Vol Cool Cap vs HFC-134a Sehr ähnliches Leistungsprofil wie R 134a/123; Tests werden fortgesetzt34
  35. 35. Agenda Fluorhaltige Kältemittel Nachhaltige Entwicklung hin zu verbesserten Umwelteigenschaften Was kommt nach den HFCs? HFOs – Eine neue Generation von Kältemitteln Was sind HFOs? Einsatzmöglichkeiten Nächste Schritte 35
  36. 36. DuPont™ Opteon® KältemittelNächste Schritte Weitere Untersuchungen und Anwendungsstudien anunterschiedlichen stationären A/C und Kälteanlagen Globale Standardisierung und Normierung in Hinblick auf Klasse 2LKältemittel Detaillierte Wirtschaftlichkeitsstudien (Total Cost of Ownership) füralle Anwendungsbereiche Ausbau der Produktionskapazitäten für HFOs Ausrichtung der Marktkapazitäten in Hinblick auf die Ergebnisse undMechanismen der weltweiten Klimagesetzgebung 36
  37. 37. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!www.refrigerants.dupont.com 37

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