Detta hände på köldmediefronten under året som gått

skriven av Pavel Makhnatch (under handledning av Rahmatollah Khodabandeh och Björn Palm)

Publicerad 2017-01-27

Det här året var ännu ett spännande år i köldmediernas utveckling. Nya internationella avtal har satt ett tydligt mål att minska mängden av fluorerade växthusgaser som används. "F-gas förordningen" är inte längre en ”ny” förordning, utan något som många känner väl till. Nya köldmedier utreds som alternativ till de konventionella köldmedierna med hög GWP och intresset för "naturliga köldmedier" växer. Även nya alternativa tekniker betraktas som en lösning på miljöproblemen med HFC-medierna. I denna artikel kommer vi att diskutera de viktigaste händelserna under året som gått, händelser som sannolikt kommer att påverka valet av köldmedier i framtiden.

Den globala klimatavtal

Under det senaste året har vi diskuterat möjligheten att nå ett globalt avtal om minskad användning av fluorkolväten (HFC) (bl.a. många köldmedier) inom ramen för Montrealprotokollet. Under året har ett antal länder lagt fram sina förslag på hur ett HFC-nedfasningsschema skulle kunna se ut. Även om förslagen var olika vad gäller utfasningstakten och val av basår, så innebar förslagen en klar överenskommelse om att ta itu med den globala konsumtionen och produktionen av HFC:er. Efter ungefär ett år, är den globala överenskommelsen nu ett faktum.

De 197 parter som skrivit under Montrealprotokollet har nått en kompromiss enligt vilken de utvecklade länderna kommer att börja fasa ned användningen av HFC:er med början 2019. De flesta utvecklingsländerna kommer att följa efter med en ”frysning” av HFC förbrukningsnivåerna år 2024, men vissa länder kommer att ”frysa” konsumtionen 2028. I slutet av 2040-talet, förväntas alla länder förbruka högst 15-20 procent av sina respektive basnivåer, Figur 1. Detta tros innebära en minskning av den förväntade globala uppvärmningen med upp till 0,5 °C i slutet av seklet [1].

Figur 1. Den Globala utfasningen av HFC enligt Montrealprotokollet [2]

Som visas, kommer ett antal utvecklingsländer att påbörja minskningen senare än andra utvecklingsländer, eftersom de representerar länder med höga omgivningstemperaturer. Dessa länder förväntas få ökat efterfrågan på kylning och behöver effektiva ersättare till R22 som fortfarande används där.

F-gas förordningen

Medan Montrealprotokollet är en viktig global överenskommelse om minskning av HFC-användningen så regleras i EU användningen av fluorerade gaser av förordningen 517/2014 (den så kallad "F-gasförordningen"). Dess utfasningsschema för HFC är mer ambitiöst och om ungefär ett år från nu kommer mängden av fluorerade gaser som införs på EU-marknaden att behöva minskas till 63% av baslinjen 2009-2012. Anmärkningsvärt nog innebär “F-gas förordningen” inga ytterligare förbud som kan resultera i en sådan minskning fram till denna tidpunkt.

Statistiken över HFC-användningen visar hittills att det var en minskning med 8% 2015 (1% högre än vad som krävs av F-gas förordningen), även om det föregicks av en konsumtionstopp år 2014, det sista år då begränsningar saknades, Figur 2 [3].

Figur 2. Historiska värden av mängden HFC:er som släppts ut på marknaden under de senaste åren uttryckt i Megaton koldioxidekvivalenter [3]

Som en reaktion på den minskade tillåtna försäljningen av HFC aviserade många större kemiföretag en prisökning på 10-15% för ett antal köldmedier, inklusive R134a, R404A och R410A, i slutet av förra året [4]. Nyligen har Mexichem aviserat en ytterligare prisökning på 20% för R404A och R507, 15% för R134a, R410A, R407C och 10% för R407A [5]. Andra företag kommer sannolikt att införa liknande ökningar i år.

MAC direktivet

Medan F-gas förordningen inte kräver någon HFC minskning nästa år, anges i det så kallade "MAC direktivet" att användningen av fluorerade växthusgaser med en global uppvärmningspotential som överstiger 150 i alla nya fordon som släpps ut på EU-marknaden kommer att vara helt förbjuden från början av nästa år [6]. Nya personbilar med mobila luftkonditioneringssystem (MAC-system) som använder dessa gaser kommer inte att registreras, säljas eller kunna tas i bruk i EU från 1 januari 2017 [7].

För tillfället är det R1234yf (utvecklad i samarbete mellan två stora kemiföretag) som ersätter R134a i MAC-system. Tidigare har Daimler uttryckt oro över säkerheten med R1234yf i MAC och meddelat att det kommer att utveckla CO2 MAC-systemet tillsammans med flera andra biltillverkare [8][9]. Det finns inga ytterligare uppdateringar om huruvida ett sådant system utvecklas eller inte.

Nya köldmedier

Klart är att många konventionella köldmedier ersätts med andra mer miljövänliga köldmedier i framtiden. Val av ett köldmedium är alltid en avvägning mellan ett antal egenskaper. Nu, när miljöegenskaper fått högre vikt i urvalsprocessen, har föreslagna köldmedier egenskaper som tidigare inte var allmänt accepterade (t.ex. hög glide, förhöjda utloppstemperaturer ur kompressorn, brännbarhet osv.).

Mängden singelkomponentköldmedier med GWP under 200 är begränsad, och det är osannolikt att vi kommer att få se några nya singelkomponentköldmedier med GWP under 200 i framtiden [10]. Efterfrågan kommer därför att fyllas av den begränsade mängden av singelkomponentköldmedier och ett antal av deras blandningar. När det gäller de sistnämnda, är antalet blandningar som anges i ASHRAE Standard 34 (inklusive ändringar) större än ett hundra och nya blandningar läggs till hela tiden. För ytterligare diskussioner om nya köldmedier och blandningar hänvisar vi till en annan artikel : “Miljövänliga köldmedier för framtiden” .

Ny teknik

Förutom den konventionella ångkompressionscykeln som används i de flesta kylsystemet idag finns det ett växande intresse för alternativa kyl-cykler. Absorption/adsorption, termoelektrisk och luftkompressionscykler har varit kända i flera år och används i speciella tillämpningar. En ganska lovande teknik är den magnetokaloriska cykeln som har fått en hel del uppmärksamhet på senare år. Den har blivit attraktiv på grund av den senaste utvecklingen inom material och prototyper som tillverkas.

Andra tekniker som utvecklas innefattar termoakustisk kylning, ”thermotunneling”, Stirlingcykel kylning, pulsrörskylning, Malonecykel-kylning och kompressordrivna metallhydridvärmepumpar. Även om vissa av dessa tekniker kan vara ganska effektiva, så är utvecklingen på detta område fortfarande i ett tidigt skede.

Kylning i klimatperspektiv

Vi är alla medvetna om att det finns ett tydligt behov av att bekämpa klimatförändringarna. Detta ingår i syftet med det senaste Parisavtalet som antogs i december förra året och trädde i kraft den 4 november i år. Genom avtalet beslutade världens länder att hålla ökningen av den globala medeltemperaturen till högst 2 °C över den förindustriella nivån och att fortsätta ansträngningarna för att begränsa temperaturökningen till 1,5 °C över den förindustriella nivån. Om vi kan nå detta mål skulle detta avsevärt minska riskerna och konsekvenserna av klimatförändringarna [11].

Tidigare har klimatobservationer visat att åren 2011-2015 har varit de hetaste åren som någonsin registrerats globalt, och innevarande år verkar inte vara något undantag, Figur 3 [12]. Det varmaste år som registrerats hittills var 2015, då temperaturen var 0,76 °C över genomsnittet för åren 1961-1990, följt av 2014. Året 2015 var också det första året då den globala temperaturen var mer än 1 °C över den förindustriella eran [13].

Figur 3. Uppskattad global medeltemperatur [12]

Kylindustrin kan bidra till att begränsa klimatförändringarna genom att ersätta dagens köldmedier med mer miljövänliga alternativ, liksom att utforma mer energieffektiva system och lösningar. Förutom klimatnyttan kan denna process ses som en affärsmöjlighet för många som är involverade i kylindustrin. Från vår sida kommer vi att fortsätta att se över utvecklingen inom området miljövänliga köldmedier.

Referenser

[1] UNEP, Press Releases October 2016 - Countries agree to curb powerful greenhouse gases in largest climate breakthrough since Paris - United Nations Environment Programme (UNEP), (2016). http://www.unep.org/Documents.Multilingual/Default.asp?DocumentID=27086&ArticleID=36283&l=en (accessed November 7, 2016).

[2] Cooling post, The global HFC phase down – how it looks, (2016). http://www.coolingpost.com/features/the-global-hfc-phase-down-how-it-looks/.

[3] European Comission, Progress of the HFC Phase Down, (2016). http://ec.europa.eu/clima/policies/f-gas/docs/phase-down_progress_en.pdf (accessed November 8, 2016).

[4] P. Makhnatch, R. Khodabandeh, B. Palm, Utvecklingen på köldmediefronten under året som gått, KYLA+ Värmepumpar. (2015).

[5] Mexichem, Mexichem’s Fluor Business Group to Increase Price of Klea® Refrigerants in Europe, (2016). http://www.mexichemfluor.com/news/2016/10/mexichems-fluor-business-group-to-increase-price-of-klea-refrigerants-in-europe/.

[6] European Parliament, Directive 2006/40/EC of the European Parliament and of the Council of 17 May 2006 relating to emissions from air conditioning systems in motor vehicles and amending Council Directive 70/156/EEC, Off. J. Eur. Union. (2006).

[7] EU, Directive 2006/40/EC of the European Parliament and of the council of 17 May 2006 relating to emissions from air-conditioning systems in motor vehicles and amending Council Directive 70/156/EEC, Off. J. Eur. Union. (2006). http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32006L0040 (accessed November 25, 2015).

[8] R744, Daimler, Audi, BMW, Porsche and VW to develop CO2 MAC systems - Third time lucky?, (2013). http://www.r744.com/articles/3957/daimler_audi_bmw_porsche_and_vw_to_develop_co_sub_2_sub_mac_systems-third_time_lucky.

[9] R744, Mercedes commits to CO2 MAC from 2017, (2015). http://www.r744.com/articles/6709/mercedes_commits_to_co_sub_2_sub_mac_from_2017.

[10] A. Kazakov, M.O. McLinden, M. Frenkel, Computational Design of New Refrigerant Fluids Based on Environmental, Safety, and Thermodynamic Characteristics, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012) 120917100332001. doi:10.1021/ie3016126.

[11] UNFCCC, The Paris Agreement - main page, (2016). http://unfccc.int/paris_agreement/items/9485.php (accessed November 2, 2016).

[12] GISTEMP-Team, GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP), NASA Goddard Inst. Sp. Stud. (2016). http://data.giss.nasa.gov/gistemp/.

[13] World Meteorological Organization, The global climate 2011-2015: hot and wild, (2016). http://public.wmo.int/en/media/press-release/global-climate-2011-2015-hot-and-wild.