Blick in die Zukunft der Kältetechnik

Kompakt informieren

• Die fortschreitende Digitalisierung und Vernetzung bietet auch für die Kältetechnik-Branche zahl-reiche Chancen. Neben attraktiven Services wird die Glaubwürdigkeit der Datensicherheit eine Schlüsselrolle spielen.
• Die neue F-Gase-Verordnung enthält ambitio-nierte Vorgaben für die gestufte Reduzierung des Verbrauchs fluorierter Treibhausgase und ihre künftig beschränkte Verwendung in Kälte-, Klima- und Wärmepumpensystemen.
• Für die Kältetechnik-Branche dürfte die F-Gase-Verordnung überwiegend positive Auswirkungen haben. Es ist zu erwarten, dass sich über die Mengenbegrenzung der Markt auch in nicht direkt von den Beschränkungen betroffenen Anwendungen deutlich verändert.
• Das Kältemittel-Monitoring könnte sich bald zu einem zentralen Thema der Kältetechnik-Branche entwickeln.
• Kälteanlagen könnten künftig mehr von der Energiewende profitieren, da sie einen signifikanten Beitrag zur Reduktion von CO₂-Emissionen leisten können.

Wer immer nur auf die eigene Branche fokussiert und periphere Innovationen ignoriert oder falsch einschätzt, kann innerhalb kürzester Zeit vom Marktführer zum Nobody absteigen. Gregor Schiffer, Future Management Group, prognostiziert der gesamten TGA-Branche gravierende Umwälzungen, angefangen bei Innovationen wie dem mitdenkenden Kühlschrank, der Smartphone-gesteuerten Haustechnik bis zum Elektromobil, dessen Akkus sich über netzdienliche Geschäftsmodelle unter Einbeziehung der Gebäudestromversorgung womöglich schneller als über günstigere Kilometerkosten amortisieren.

Wie wichtig die Beschäftigung mit der Zukunft ist, verdeutlichte Schiffer an einigen spektakulären Fehleinschätzungen von Weltunternehmen wie Kodak und Fuji-Film bei der Digitalfotographie oder dem Versandhaus Quelle, das durch den Erfolg von Amazon vom Markt verdrängt wurde. Selbst IT-Größen wie Steve Ballmer, ehemaliger Chef von Microsoft, haben Marktentwicklungen falsch eingeschätzt. Er monierte zum Beispiel, dass ein Handy für Business-Kunden für damals immerhin 500 Euro nicht einmal Tasten hatte.Heute sind Smartphones ohne Touchscreen kaum mehr vorstellbar.

Als relevante Entwicklung für Elektrogeräte mit Stecker hält Schiffer das transparente Elektrokabel, das den Stromverbrauch eines Gerätes durch unterschiedliche Leuchtstärken anzeigt. Ebenso wichtig sei der intelligente Stromzähler als Basis für neue Geschäftsmodelle mit lastabhängigen Strompreisen oder intelligente Thermostate, wie die des US-Unternehmens Nest Abb. 2. Auch piezoelektrischen Elementen, wie sie EnOcean für kabellose Schalter bereits einsetzt, wird eine große Zukunft vorausgesagt.

Automatisierte Stuhluntersuchung …

Dass viele der IT-orientierten Innovationen im Hintergrund persönliche Daten über den Nutzer und seine Lebensgewohnheiten sammeln und diese womöglich mit anderen aus dem Netz gewonnenen Profilen des Nutzers abgleichen, wurde bei der Präsentation ausgeblendet. Insgesamt kam das Thema Nutzungsrecht von persönlichen und anlagentechnischen Daten zur Generierung neuer Geschäftsmodelle bei der Einschätzung künftiger IT-orientierter Energiesparinnovationen zu kurz.

Die Aussagen von Schiffer zum Internet der Dinge beschränkten sich eher auf smarte Gimmicks, wie intelligente Kochtöpfe, Gabeln, die zum langsameren Essen motivieren oder Zahnbürsten, die das Putzverhalten auf dem iPhone dokumentieren. Die Frage, wer da im Hintergrund auf die Daten spekuliert, blieb unbeantwortet. Auch die intelligente Toilette mit automatisierter Urin- und Stuhluntersuchung auf eventuelle Erkrankungen ist womöglich nur so lange ein „Must-have“, bis die ganz privaten Daten im Internet gehandelt werden und die international aufgestellten Data Digger mögliche Datenlecks eingestehen müssen.

… und drahtlose Hirnstrommessung

Insofern darf bezweifelt werden, ob das viel beschriebene intelligente Gebäude mit Datenspeicherung in der Cloud von Erfolg gekrönt sein wird. Man stelle sich vor, der Bewegungsmelder an der Decke schaltet nicht nur das Licht ein und regelt die Raumtemperatur, sondern legt auch Bewegungsprofile der Beschäftigten beziehungsweise der Bewohner an, misst vielleicht auch noch die Kopftemperatur per Infrarotsensor und greift irgendwann einmal über die drahtlose Hirnstrommessung auch die Gedanken ab.

Spätestens im Jahr 2050 soll das neurowissenschaftliche Gedanken-Interface von Apple Einzug in die Entwicklungsabteilungen der Industrie halten, sagt Schiffer. Eher vorstellbar ist da eine neue Generation von preisgünstigen Industrierobotern, die eine Produktion in Hochlohnländern wieder wirtschaftlich attraktiv macht.

Eine wichtige Rolle werden mit Sicherheit Quadrocopter und Drohnen Abb. 3 beim Sammeln von gebäudespezifischen Geodaten sowie in der Logistik einnehmen, zum Beispiel zum Aufspüren von für Solarstrom geeigneten Dachflächen in Städten oder um kurzfristig Ersatzteile oder Medikamente anzuliefern. Doch auch hier scheint die Phantasie oftmals größer als die Kenntnis über die Legalität solcher „Befliegungen“ zu sein.

Ein nicht kalkulierbarer Nebeneffekt der Hochrüstung mit stationären, fahrenden und fliegenden Videokameras sowie von Datenbrillen wird sein, dass es in Zukunft kaum mehr Orte gibt, die nicht observiert werden. Auch hier wurde die Frage ausgeklammert, ob beziehungsweise wie lange der Bürger bereit ist, seine Daten und damit seine Verbrauchs- und Lebensgewohnheiten für die Kommerzialisierung durch Dritte zur Verfügung zu stellen.

2030-Seiten-Pflichtlektüre

Kaum eine Branche ist in den letzten 30 Jahren so sehr von globalen, europäischen und nationalen Gesetzen, Richtlinien und Verordnungen beeinflusst worden wie die Kältetechnik. Prof. Dr.-Ing. Michael Arnemann, Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik, Hochschule Karlsruhe, gab auf dem Zeitsprung-Forum einen Rückblick auf die Regulierung der Treibhausemissionen vom Montreal-Protokoll im Jahr 1987 bis zur aktuellen F-Gase-Verordnung (EU-Verordnung 517/2014).

Dabei wurde deutlich, dass sich die anfänglich von der Branche als geschäftsschädigend empfundenen Verordnungen zur maßgeblichen Triebkraft für die heute hocheffizienten und umweltschonenden Kälteerzeugungsverfahren entwickelt haben. Aktuell bestimmen in erster Linie EU-Richtlinien, wie die Renewable Energy Directive, Ecodesign Directive, Energy Performance of Buildings Directive und die Energy Efficiency Directive die Trends in der Kälte- und Klimatechnik.

Arnemann kritisierte in diesem Zusammenhang, dass die Informationsflut aus Brüssel zum Thema Kältetechnik und Umweltschutz kaum mehr zu bewältigen sei und sich der Verordnungsgeber zu wenig um die praktische Umsetzung kümmere. Auch entstünden durch die Verordnungen kontraproduktive Entwicklungen, zum Beispiel ein wachsender Kältebedarf im Sommer durch hochwärmegedämmte Gebäude.

Schwerwiegende Auswirkungen auf die Entwicklung und den Markt für Kältetechnik attestiert Arnemann der am 9. Juni 2014 in Kraft getretenen und ab 1. Januar 2015 EU-weit geltenden neuen F-Gase-Verordnung. „Wer in dieser Branche arbeitet, kommt nicht daran vorbei, die 2030 Seiten des Gesamtwerks durchzulesen“, betont Arnemann, weist aber auch auf den „Kältemittel-Report Nr. 17“ des Kältemaschinenherstellers Bitzer hin, der einen schnellen Überblick über die sich verändernde Kältemittelwelt vermittle. Eine kompakte Information bietet auch die Bitzer-Broschüre „Neue EU-F-Gase-Verordnung – Konsequenzen“.

Die wichtigste Änderung im Umgang mit fluorierten Kältemitteln sieht Arnemann in der Abkehr von der Bewertung der Kältemittel nach Kilogramm zugunsten des CO₂-Äquivalents, um daraus das Treibhauspotenzial „Global Warming Potential“ (GWP) zu berechnen. Aus Sicht von Arnemann ist die Zeit reif, sich mehr mit der Rolle von Lecküberwachungssystemen zu beschäftigen, zumal davon auszugehen ist, dass die Preise für F-Gase durch Kontingentierung und Strafsteuern steigen werden und es ab 2018 zu Verknappungen im Servicebereich kommen kann. Für den Fachhandwerker gibt es jedoch auch eine erfreuliche Meldung: Die bei Baumarktprodukten beliebten Split-Klimageräte mit vorgefüllten Kältemittelleitungen und Schnellkupplungen sind nicht mehr erlaubt, beziehungsweise dürfen Geräte und Anlagen dieser Art nur noch an Endkunden verkauft werden, wenn die Installation und Inbetriebnahme durch qualifiziertes Fachpersonal sichergestellt ist.

Kälteanlagen zur Raumheizung nutzen

Kälteanlagen könnten viel mehr von der Energiewende profitieren, da sie einen signifikanten Beitrag zur Reduktion von CO₂-Emissionen leisten können. Arnemann betonte, dass Optimierungsmaßnahmen an Kälteanlagen im Vergleich zu vielen anderen Energieeffizienzbemühungen mit viel niedrigeren Investitionen je eingesparter Tonne CO₂ realisierbar sind. Selbst bestehende Kälteanlagen könnten einen erheblichen Beitrag zur direkten Gebäudebeheizung leisten, beziehungsweise ihre Abwärme über ein kaltes Nahwärmenetz als Wärmequelle für Wärmepumpen zur Verfügung stellen.

Die Herausforderung für die Kältetechnik liege darin, überhaupt als eigenständige Branche von der Allgemeinheit erkannt zu werden. Außerdem sei die Kältetechnik-Branche in zu viele „Organisationen“ zersplittert, die unterschiedliche Ziele verfolgen. Auch reagiere die Kältetechnik-Branche nur und agiere nicht konstruktiv mit ihrem Wissen und ihren Innovationen, die zweifelsfrei vorhanden seien. Arnemann: „Leider werden die großen Potenziale der Kältetechnik bei der Energiewende vom Gesetzgeber noch nicht erkannt. Immerhin sind in Deutschland 110 bis 120 Mio. Kälteanlagen und Wärmepumpen installiert¹⁾, die etwa 16 % der Elektroenergie verbrauchen.“

Große Energieeinsparpotenziale sieht Arnemann in Supermärkten durch den Einbau integrierter Anlagen mit hybrider Wärmenutzung, bei Hauswärmepumpen und bei Wärmepumpen und Kälteanlagen in Gewerbe und Industrie Abb. 4. Speziell in der Industrie mit ihren oft parallelen Anwärm- und Abkühlprozessen sei die Wärmepumpe erst in den Anfängen. Arnemann resümiert: „Das Potenzial an netzdienlichen Kälteanlagen mit thermischen Energiespeichern wurde so gut wie noch nicht zur Kenntnis genommen.“

Apps zur Kälteanlagen-Überwachung

Auch Klaus Helmes, Coach für Strategische Vertriebsentwicklung, kritisiert die stark zersplitterte Kältetechnik-Branche und den latenten Hang, Entscheidungen vor sich herzuschieben. „Die Branche ist bekannt dafür, dass Veränderungen als störend empfunden werden. Aber der Wechsel kommt mit Macht!“ Eines der Hauptthemen wird in Zukunft nach Einschätzung von Helmes die Kältemittel-Leckageüberwachung sein, denn fluorierte Kältemittel werden knapp und teuer.

Seiner Einschätzung nach könnten schon bald spezielle Service-Apps die Überwachung von Kälteanlagen revolutionieren. Dabei gehe es nicht nur um das frühzeitige Erkennen von Kältemittelverlusten oder von Betriebsstörungen der Maschinen, sondern auch um die Transparenz von Effizienzdaten, die sowohl für den Kunden als auch für das Serviceunternehmen wichtig sind. Mehr noch: Durch Benchmarking des Energieverbrauchs gleichartiger Maschinen bei unterschiedlichen Kunden könnten auf allen Seiten Lerneffekte angeregt werden.

Der nächste Schritt sei dann ein sogenannter E-Call – ein selbstgestarteter Anruf der Maschine im Servicecenter – der gleichzeitig hinterlegte Handlungsanleitungen für das Servicepersonal abruft und Optionen zur automatischen Bestellung von Ersatzteilen vorschlägt. Auch die Fernüberwachung von Kältemaschinen per Videokamera oder eine professionelle Anleitung des Monteurs durch einen „Second Level Support“ in der Serviceleitzentrale seien schon bald Realität. Schwierige Serviceaufgaben könnten künftig durch eine Datenbrille Abb. 5 unterstützt werden, mit deren Hilfe der Servicemonteur direkt in den Handbüchern blättert.

Helmes geht davon aus, dass mit der Zunahme an gesetzlichen Vorschriften und Verordnungen und dem Vordrängen preisgünstiger IT-Lösungen zur Anlagenüberwachung mehr und mehr Kunden ihre Überwachungs- und Serviceleistungen an Dritte vergeben werden. Dies auch unter dem Aspekt, dass ein beim Kunden angestellter Kältefachmann heute kaum mehr in der Lage ist, gesetzeskonforme Leistungsinhalte verlustfrei umzusetzen. Mit Spannung erwartet Helmes, wie die Branche die Kältemittelfrage (Vorschriften, Monitoring, Lecküberwachung, Steuern, Kosten) löst. Aus seiner Sicht wird sich das Kältemittel-Monitoring in naher Zukunft zu einer der zentralen Fragen für die Kältetechnik-Branche entwickeln.

Wartungsangebot aus 26 Modulen

Abgesehen von einem nicht ganz zum Thema Energieeffizienz passenden bombastischen Werbefilm mit Star-Wars-Fragmenten präsentierte Cofely auf dem Expertenforum die eigenen Innovationen eher zurückhaltend. Holger Ritzenhofen, Serviceleiter Cofely Refrigeration, signalisierte, das Unternehmen sei für die zukünftigen Entwicklungen gut aufgestellt. In Deutschland gibt es zehn Niederlassungen mit 22 Gebietsmonteuren in vier Regionen; der Remote-Service ist in Lindau angesiedelt. Kunden könnten sich aus 26 Wartungsmodulen die vier maßgeschneiderten Partner-Pakete Basic, Function, Complete und Premium zusammenstellen.

Wie im Kältebereich zu erwarten, bietet Cofely Refrigeration einen 24/7-Einsatz mit Reaktionszeiten von unter vier Stunden an. Neben dem Zentrallager in Lindau werden wichtige Ersatzteile auch dezentral in den Niederlassungen bevorratet. Gewartet werden außer Cofely-Kälteanlagen und Cofely-Kühltürmen auch Fremdfabrikate. Die Dienstleistungspakete umfassen neben den klassischen Wartungsarbeiten auch Unterstützung bei der Umsetzung von gesetzeskonformen Anlagen, die Erfüllung von Betreiberpflichten, wie periodische Dichtheitskontrollen, und die Überprüfung der Anlageneffizienz.

Erkennungszeichen Quantum

Kein anderes Produkt hat Cofely Refrigeration so geprägt wie der Flüssigkeitskühler Quantum Abb. 1 mit drehzahlgeregelte Radialturboverdichter. Die Highlights: ölfreie Lagerung der Antriebswelle mit Magnetlagertechnologie, geringer Anlaufstrom, automatische Leistungsanpassung an den tatsächlichen Kältebedarf und hohe Energieeffizienz im Teillastbereich. Inzwischen seien ihnen andere Firmen mit Turbocor-Technologie auf den Fersen, räumte Vertriebsleiter Thomas Bartmann ein. Deshalb baue man das Portfolio aus, zum Beispiel mit der wassergekühlten Kältemaschine Spectrum Abb. 6 mit drehzahlgeregeltem Schraubenverdichter mit integriertem Frequenzumrichter für besonders hohe beziehungsweise tiefe Nutztemperaturen. Die Anwendungsbereiche erstrecken sich von industriellen und gewerblichen Wärmepumpen bis hin zur Prozesskühlung von – 10 °C bei gleichzeitiger Brauchwassererwärmung oberhalb von 60 °C.

Für den Flüssigkeitskühlsatz Pensum Abb. 7, ein Kompaktaggregat mit Scrollverdichtern (45 bis 460 kW Kälteleistung, für das Kältemittel R410A optimiert), werden unterschiedliche Effizienzpakete für die spezifischen Anwendungen in Industrie, TGA und Rechenzentren angeboten. Als nachhaltige Kältelösung wurde der Flüssigkeitskühlsatz Amonum Abb. 8 (50 bis 200 kW Kälteleistung) in das Programm aufgenommen. Die NH₃(Ammoniak)-Maschine ist Kältemittel-minimiertund arbeitet mit drehzahlgeregelten Hubkolbenverdichtern. Besonders gefragt ist das Kompaktaggregat in der Schweiz aufgrund der dortigen restriktiven F-Gase-Politik. Sein Vorteil sei die Plug-and-play-Installation, so Bartmann: Alle Funktionen sind in dem gasdichten und mit allen Sicherheitsausrüstungen ausgeführten Gehäuse bereits integriert.

Fazit

Die Digitalisierung der Arbeitswelt, der Gebäudetechnik und des Alltags nimmt rasant zu. Die „Zeitsprung“-Veranstaltung von Cofely Refrigeration hat aufgezeigt, welches Potenzial die IT für die eher abwartend reagierende Kältetechnik-Branche bietet. Doch nicht alles was IT-seitig machbar ist, muss auch für die Kältetechnik-Branche gut und richtig sein.

Unklar ist beispielsweise, in welchem Umfang Daten aus dem Energiemonitoring durch Dritte genutzt werden dürfen. Die bekannten Datenkraken stehen bereits Gewehr bei Fuß, um mit Gebäudedaten neue Geschäftsfelder für sich aufzubauen. Die viel gepriesene Datenbrille für den Wartungsmonteur ist schon vor der breiten Markteinführung in Verruf geraten, weil „Glassholes“ (Schimpfwort in den USA für Leute mit Google-Brille) diese Innovation für voyeuristische Zwecke missbrauchen.

ist freier Fachjournalist für Technische Gebäudeausrüstung, München, wsm@tele2.de