Schon lange arbeiten Forscher an Alternativen zum umweltschädlichen Kältemittel für die Klimaanlage. Das Kältemittel R1234yf wird bereits als Ersatz für das klimaschädliche R134a verwendet, doch ist es inzwischen auch in Verruf gekommen.
An der Klimaanlage ohne Kältemittel wird geforscht. Eine Alternative ist die Klimaanlage mit CO2, die von Mercedes bereits eingesetzt wird.
Klimaanlage ohne Kältemittel noch in den Kinderschuhen
Das Auto bei brütender Hitze schnell auf eine angenehme Temperatur bringen, keine beschlagenen Scheiben in der kühlen und feuchten Jahreszeit und im Winter die Scheiben schnell eisfrei sowie den Innenraum warm bekommen – das kann die Klimaanlage im Auto.
Die meisten Autofahrer können sich diesen Komfort nicht mehr wegdenken. Alternativen dazu sind das Fahren mit geöffneten Fenstern im Sommer sowie richtige Einstellungen der Bordheizung und des Gebläses im Winter.
Viel angenehmer ist jedoch eine Klimaanlage, die nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank funktioniert. Sie nutzt ein Kältemittel, das regelmäßig ersetzt werden muss, damit die Klimaanlage nicht gerade dann ausfällt, wenn sie am nötigsten gebraucht wird.
Dieses Kältemittel ist jedoch in Verruf gekommen, da es umweltschädlich ist. Das Kältemittel R134a, das mit einem teilfluorierten Kohlenwasserstoff arbeitet, hat ein zu hohes Treibhauspotential und darf gemäß der Vorschriften der neuen EU-Richtlinie nicht mehr verwendet werden.
Als Alternative wird inzwischen R1234yf verwendet, das nun jedoch ebenfalls umstritten ist. Mercedes nimmt eine Vorreiterrolle bei umweltfreundlichen und sicheren Alternativen ein. Die Chemikalie R1234yf hatte sich in Tests bei einem Crash im Motorraum entzündet und hochgiftige Flusssäure freigesetzt.
Mercedes arbeitet nun daran, die Klimaanlagen mit Kohlendioxid (CO2) zu befüllen. Schon seit 2016 fahren Fahrzeuge der S-Klasse mit einer Kohlendioxid-Klimaanlage. Auch VW arbeitet bereits an der Ausrüstung seiner Fahrzeuge mit einer Klimaanlage auf der Basis von CO2.
Es wird noch eine Weile dauern, bis sich Klimaanlagen mit CO2 bei den verschiedenen deutschen und ausländischen Fahrzeugherstellern durchsetzen.
Das Prinzip der Klimaanlage mit CO2
CO2 ist eine Lösung für die Klimaanlage ohne Kältemittel, denn gegenüber dem Kältemittel R1234yf hat es einige Vorteile:
- preiswert
- hohe Kälteleistung
- bildet keine Zerfallsprodukte
- erfüllt die Richtlinien der EU
- ist nicht brennbar.
Damit Du auch ein Auto mit einer CO2-betriebenen Klimaanlage fahren kannst, wenn Du Dich nicht gerade für ein entsprechendes Modell von Daimler oder Audi entscheidest, müssen solche Klimaanlagen erst einmal serienreif werden.
Die Klimaanlagen, die mit R1234yf betrieben werden, müssen verändert werden, damit sie mit CO2 arbeiten können. Anders sah es bei der Umstellung von R134a auf R1234yf aus, da dafür keine größeren Umrüstungen erforderlich waren.
Die Klimaanlagen mit CO2 müssen mit einem Druck von ca. 120 bar arbeiten, der etwa das Zehnfache des Druckes von herkömmlichen Klimaanlagen ausmacht. Für die Nutzung von CO2 als Kältemittel sind druckfeste Komponenten erforderlich.
Inzwischen laufen erste Ansätze zur Ausstattung von Elektroautos mit CO2-betriebenen Klimaanlagen. Dafür wurden hochdichte, elektrisch angetriebene CO2-Kompressoren entwickelt.
CO2 als Kältemittel der Zukunft
Möchtest Du vielleicht in drei Jahren ein neues Auto kaufen, kannst Du schon damit rechnen, dass es über eine Klimaanlage mit CO2 verfügt. Das Umweltbundesamt hat das Potential der Klimaanlage ohne Kältemittel auf der Basis von CO2 bereits erkannt.
Es hat von 2009 bis 2017 ein Dienstfahrzeug als Prototyp betrieben, das mit einer CO2-Klimaanlage fuhr. Diese Klimaanlage konnte sich bewähren:
- Kühlung des Innenraumes innerhalb kurzer Zeit
- effiziente Arbeitsweise
- geringerer Energieverbrauch als bei einer Klimaanlage mit R134a.
Bei diesem Dienstfahrzeug musste 2015 ein Wärmeüberträger ausgetauscht werden, der äußere Korrosionsschäden aufwies. Der Klimakompressor funktionierte auch noch nach einer Laufzeit von 165.000 Kilometern einwandfrei und zeigte eine hohe Dichtigkeit.
Bis der Dienstwagen im Frühjahr 2017 aus dem Verkehr gezogen wurde, konnte sich der CO2-Kompressor beim täglichen Einsatz bewähren. Das zeigt, dass eine Klimaanlage ohne Kältemittel, die mit CO2 betrieben wird, durchaus zukunftsträchtig ist.
Woran scheitert die CO2-Klimaanlage?
Nachdem sich die CO2-Klimaanlage in der Praxis bereits bewährt hat, fragst Du Dich vielleicht, warum sie noch nicht serienmäßig bei den neuen Fahrzeugen vorhanden ist oder zumindest optional gegen Aufpreis angeboten wird.
Ein Grund dafür könnte die starke Lobbyarbeit des US-amerikanischen Herstellers Honeywell sein, der das Kältemittel R1234yf entwickelt hat. Die Herstellung neuer Klimaanlagen, die mit CO2 arbeiten, könnte aufwendig und teuer sein. Ein Beispiel, warum neue Fahrzeuge noch nicht mit solchen Klimaanlagen ausgestattet werden, ist BMW.
Der deutsche Hersteller plant den Einsatz von CO2-Klimaanlagen noch nicht und will erst abwarten, wie sich diese Klimaanlagen bei Daimler, Audi und VW bewähren und wie sie von den Autokäufern angenommen werden.
Der Verband der Deutschen Automobilindustrie (VDA) betont, dass solche Klimaanlagen schon serienreif sind. Es liegt schon ein einheitlicher Standard für die Massenproduktion solcher Komponenten vor. Auch die Bundesregierung ist mit dieser Entwicklung zufrieden.
Es geht noch einfacher: Kühlung mit dem Schukey-Motor
Der inzwischen verstorbene deutsche Ingenieur Jürgen Schukey hat bereits in den 1990er Jahren den Delta-Omega-Motor entwickelt, der eine Klimaanlage ohne Kältemittel darstellen könnte. Dieser Motor basiert auf dem Prinzip, dass Luft, wenn sie verdichtet wird, erhitzt wird, und wenn sie expandiert wird, abkühlt. Der Wirkungsgrad des Schukey-Motors liegt bei mehr als 90 Prozent.
Durch zwei vierflügelige Propeller, die ineinandergreifen und in einem runden Gehäuse rotieren, entstehen acht variable Kammern. Das Volumen der Kammern kann sich achtmal je Umdrehung vergrößern und verkleinern. Die Fahrzeughersteller sind aufgrund des zu geringen technischen Reifegrades am Schukey-Motor jedoch noch nicht interessiert.
Fazit: Klimaanlage auf der Basis von CO2 ist zukunftsträchtig
Das Kältemittel R1234yf wird als Alternative zum klimaschädlichen R134a verwendet, doch hat es inzwischen ebenfalls für negative Schlagzeilen gesorgt. Eine Klimaanlage ohne Kältemittel kann mit CO2 betrieben werden.
CO2 ist in der Natur verfügbar, ist preiswert, brennt nicht und hat eine bessere Klimabilanz als R1234yf. Um Klimaanlagen herzustellen, die mit CO2 arbeiten, liegen bereits Standards vor.
Es bedarf allerdings noch eine Umstellung der Produktion. Noch nicht alle Fahrzeughersteller sind von solchen Klimaanlagen überzeugt. BMW äußert noch Skepsis, während Daimler, Audi und VW bereits die ersten Fahrzeuge mit CO2-Klimaanlagen anbieten. Ein Dienstfahrzeug des Umweltbundesamtes hat gezeigt, dass diese Klimaanlagen zukunftstauglich sind.
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Sehr interessanter Artikel. Außerdem scheint er mir objektiv zu sein. So etwas findet man heutzutage viel zu selten.