Industriekälte | Umweltbundesamt

Ob beim Schockfrosten in der Lebensmittelindustrie, bei der Kühlung von Spritzguss- und Streckblasmaschinen für die Plastikteileherstellung oder anderer Fertigungsprozesse – in der Industrie gibt es einen großen Kältebedarf für verschiedenste Anwendungen. Dabei reichen bei vielen großtechnischen Prozessen wie etwa in der chemischen und petrochemischen Industrie Kühltürme aus, die die Wärme an die Umwelt abgeben.

Kälteintensive Lebensmittelindustrie

Doch es gibt auch Vorgänge, bei denen Kälte maschinell erzeugt werden muss. Die Anforderungen an die Kältetechnik sind dabei im Bereich der Lebensmittelindustrie besonders herausfordernd. So werden für das Schockfrosten von Lebensmitteln Temperaturen von etwa -35 °Celsius benötigt, für die Kühlung von Milch und Molkereiprodukten dagegen +4 °Celsius. Zudem muss in allen Bereichen der Lebensmittelindustrie, also bei Fleisch, Getränken, Molkereiprodukten, Schokolade, Obst und Gemüse wie auch bei Fertigprodukten die eingesetzte Kältetechnik unbedingt zuverlässig sein. Denn bei der industriellen Herstellung, Abfüllung, Lagerung und dem Transport von Lebensmitteln und Getränken sind vorgeschriebene Temperaturen einzuhalten, da die Ware sonst schnell verdirbt. Dabei werden etwa 40 Prozent der maschinell erzeugten Kälteleistung zur Tiefkühlung (-20 °Celsius und darunter) und 60 Prozent für die Normalkühlung (+4 °Celsius) verwendet. Wegen des insgesamt großen Kältebedarfs in der Lebensmittelindustrie und der dabei entstehenden Abwärme ist in diesem Bereich die Wärmerückgewinnung besonders sinnvoll.

Kältemittel für Industriekälte

Als Kältemittel wird im Bereich der Lebensmittelindustrie vorwiegend Ammoniak (R-717) verwendet. Ammoniak hat kein Treibhauspotential und enthält kein Fluor, weshalb sein Einsatz auch nicht von der EU-F-Gas-Verordnung oder anderen Klimaschutzregelungen beschränkt ist. Ammoniak gilt deshalb als zukunftssicheres Kältemittel. Zudem ist es wegen seiner guten Verfügbarkeit preisgünstig, was vor allem bei der Befüllung großer Anlagen von Bedeutung ist. 

Kältemaschinen mit Kälteleistungen im Megawattbereich findet man häufig in Schlachthöfen und Brauereien. Auch hier gilt Ammoniak als erste Wahl. Da es sich hierbei um Direktverdampfungsanlagen handelt, werden große Mengen benötigt – mehrere hundert Kilogramm bis zu einigen Tonnen Ammoniak sind je nach Anlage erforderlich. Es gilt zu beachten, dass Anlagen ab einer Füllmenge von 3 Tonnen Ammoniak eine behördliche Genehmigung gemäß dem Bundesimmissionsschutzgesetz (4. ⁠BImSchV⁠) benötigen. 

Neben Ammoniak wird auch das ebenfalls nicht-halogenierte Kältemittel CO2 (R-744) in der Industriekälte verwendet. Bei kleinerer oder mittlerer Kälteleistung bis etwa 400 kW bieten sich die umweltfreundlichen Kohlenwasserstoffe oder das Gasgemisch Ammoniak-Dimethylether (R-723) als Kältemittel an. Besonders beliebt sind in diesem Bereich Propan (R-290) und Propen (R-1270). Im Vergleich zu Ammoniak-Anlagen müssen Anlagen, die mit Kohlenwasserstoffen arbeiten, seltener gewartet werden. Zudem können bei diesen Anlagen Buntmetalle (wie z. B. Kupferleitungen) verwendet werden. Kommt hingegen Ammoniak als Kältemittel zum Einsatz, müssen alle Leitungen in Stahl oder Edelstahl ausgeführt werden. Allerdings sind Kohlenwasserstoffe brennbar, so dass es sich hierbei meistens um Flüssigkeitskühlsätze mit einem Wasserkreislauf zur Kühlung handelt. 

Eine weitere Möglichkeit ist das Kühlen mit Wasser (H₂O / R-718). Die Funktionsweise sowie die Energie- und Kostenersparnisse werden in einem Kurzfilm des VDI Zentrums Ressourceneffizienz am Beispiel der Kühlung von Spritzgussmaschinen erläutert.

Neben Kühltürmen und Kompressionskälteaggregaten kommen in der Industrie auch Sorptionskälteanlagen zum Einsatz. Diese werden mit Wärme angetrieben. Elektrische Energie wird nur für die Hilfsaggregate wie Pumpen und das Rückkühlwerk benötigt. Ökologisch und ökonomisch vorteilhaft lassen sich Sorptionsmaschinen mit Abwärme aus Industrieprozessen oder Blockheizkraftwerken kombinieren. Letzteres wird als Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) bezeichnet.

Förderung kennen und beantragen

Falls die Absicht besteht, im Bereich der Industriekälte eine Anlagenmodernisierung oder einen Neubau durchzuführen, kann hierfür der praktischen Förderrechner der Nationalen Klimaschutzinitiative (⁠NKI⁠) für Investitionen in Kälte- und Klimaanlagen genutzt werden. Mit diesem lässt sich die konkrete Höhe eines möglichen Zuschusses ermitteln. Auch die Neuerrichtung oder Sanierung von Sorptionsanlagen mit 5 bis 500 kW Kälteleistung kann förderfähig sein. Die genauen Anforderungen erfahren Sie ebenfalls mit dem praktischen Förderrechner im Onlineangebot des BAFA.