Der grüne Übergang der Kühlung

Wir müssen die Art und Weise, wie wir Kühlung betreiben, ändern, aber wie? Können alternative Geschäftsmodelle helfen? In diesem Artikel wird untersucht, warum saubere und effiziente Kühlung wichtig ist und wie die Servitisierung positive Veränderungen bewirken kann.

Wir müssen die Art und Weise, wie wir kühlen, ändern. Kühlung macht 10 % des weltweiten Energieverbrauchs aus und wird sich bis 2040 voraussichtlich verdoppeln. Dieses schnelle Wachstum wird den Energiebedarf und die Emissionen erheblich steigern. Gleichzeitig ist der Zugang zu Kühlung für die Klimaanpassung und das menschliche Wohlergehen von entscheidender Bedeutung, da sie unsere Fähigkeit beeinflusst, intensivere Hitzewellen zu überstehen, Lebensmittel zu konservieren und Medikamente zu lagern. Von den fast 3 Milliarden Menschen, die in den heißesten Klimazonen leben, besitzen nur 8 % eine Klimaanlage, während es in Japan und den USA 90 % sind.

Das Fazit ist, dass es zwar saubere und effiziente Kühllösungen gibt, diese aber nicht weit verbreitet sind. Heute liegt die durchschnittliche Effizienz von Klimaanlagen bei weniger als der Hälfte dessen, was auf dem Markt erhältlich ist.

Warum ist Kühlung wichtig? Was ist das Problem bei der heutigen Kühlung?

Weltweit sind 3,6 Milliarden Kühlgeräte im Einsatz. Sie sorgen nicht nur für thermischen Komfort und Kühlung in unseren Häusern, sondern sind auch für das moderne Leben unerlässlich: Kühlketten, Gesundheitseinrichtungen, Datenzentren und Kraftwerke. Die Nachfrage nach Klimaanlagen (ACs) wird in den Schwellenländern massiv ansteigen (siehe Abbildung 1) und stellt derzeit den am schnellsten wachsenden Energiebedarf in Gebäuden dar.

Ein zentrales Umweltproblem bei vielen Kältemitteln sind Leckagen, die häufig am Ende der Lebensdauer eines Produkts auftreten. Kältemittel werden nach ihrem Erderwärmungspotenzial (GWP) klassifiziert, einem Maß dafür, wie viel Wärme sie im Vergleich zu CO2 einfangen, in der Regel über 100 Jahre. Je größer das GWP ist, desto stärker wirkt es sich auf die globale Erwärmung aus. Stärkere Treibhausgase sind verboten oder werden im Rahmen der 2016 in Kigali beschlossenen Änderung des Montrealer Protokolls schrittweise aus dem Verkehr gezogen.

Einige Sektoren, wie die gewerbliche und industrielle Kühlung, stellen rasch auf natürliche Kältemittel um, um mit den sich ändernden Richtlinien zur Beschränkung fluorierter Gase (F-Gase) Schritt zu halten. Die Bevorzugung von Kühllösungen, die ein niedriges GWP oder natürliche ^{Kältemittel1} wie Ammoniak oder CO2 verwenden, ist der Schlüssel zur Reduzierung der negativen Umweltauswirkungen der Kühlung.

Weltweit bestehen nach wie vor erhebliche Kühllücken, und in vielen Ländern sind die Kühlketten entweder nicht vorhanden oder unterbrochen. Angesichts der zunehmenden Bedeutung dieser Technologien angesichts der Auswirkungen des Klimawandels und häufigerer Hitzeereignisse ist es unerlässlich, den weltweiten Kühlbedarf auf nachhaltige Weise zu decken. Andernfalls bleiben wir in einem Teufelskreis gefangen: Die energieintensive Kühlung treibt die Emissionen und die globale Erwärmung an, und unser Bedarf an mehr Kühlung steigt.

Welche alternativen Systeme gibt es heute?

Zu den alternativen Systemen, die energieeffizienter sind, gehören gebündelte Kühlung oder Fernkälte anstelle von Einzelsystemen (wie z. B. die gekennzeichnete Lösung Fernkältesysteme), Systeme, die die kühleren Temperaturen von Meer- oder Seewasser nutzen können (wie z. B. Sea Water Air Conditioning SWAC), oder geothermische Energie (wie Celsius Energy). Der verstärkte Einsatz dieser Lösungen kann dazu beitragen, den Spitzenenergiebedarf und den Bedarf an zusätzlicher Stromerzeugungs- und -verteilungsinfrastruktur zu verringern. Laut Ilana Koegelenberg vom World Refrigeration Day, der ehemaligen Leiterin der Abteilung Market Intelligence bei ATMOsphere, wird auch die so genannte "freie" Wärme immer beliebter, bei der die Abwärme der Kühlung in einem integrierten System für Heizzwecke genutzt wird.

Weitere Möglichkeiten der Kühlung sind passive Lösungen im Gebäude- und Materialdesign (wie CoolRoof) und naturbasierte Lösungen wie Bäume oder Laub als Schattenspender (wie Urban Canopee), die den Bedarf an Kühltechnologien für den Endverbraucher verringern und den Wärmeinseleffekt reduzieren können, der in vielen städtischen Gebieten ein Problem darstellt.

Warum ändern die Unternehmen ihre Kühlsysteme nicht?

Die Deckung der wachsenden Nachfrage nach Kühlung ist eine enorme Geschäftsmöglichkeit. Die Marktakzeptanz effizienter Lösungen verläuft nach wie vor schleppend, was zum Teil auf starke nachfrageseitige Markthindernisse zurückzuführen ist, wie z. B. höhere Vorabinvestitionen, die für saubere und effiziente Lösungen erforderlich sind, größere wahrgenommene Leistungs- und Wartungsrisiken und konkurrierende Investitionsprioritäten der Käufer. Ein weiteres Problem sind die unterschiedlichen Anreize für die Durchführung von Energieeffizienzmaßnahmen, z. B. zwischen Gebäudeeigentümern und Mietern, bei denen die Endnutzer für die Energiekosten aufkommen.

In vielen Ländern regeln MEPS (Minimum Energy Performance Standards) die Verwendung der ineffizientesten Kühlgeräte. Solche Maßnahmen variieren jedoch in Umfang und Umsetzung und können die Folgen des steigenden Kühlbedarfs nicht allein bewältigen. Innovative Geschäftsmodelle wie die Servitisierung, die Effizienz und den Übergang zur Kreislaufwirtschaft fördern, sind für Investoren finanziell zunehmend attraktiv. In Kombination mit politischer Unterstützung und Lobbyarbeit können sie die Dynamik und Skalierbarkeit stark beschleunigen.

Was ist CaaS und wie funktioniert es?

Nachhaltige Kühlung bedeutet, dass Erschwinglichkeit und Zugang berücksichtigt werden müssen, während die Umweltauswirkungen der Kühlung minimiert werden. Die Servitisierung Geschäftsmodell kann energie- und ressourceneffiziente Technologien fördern, indem es Barrieren überwindet, Anreize schafft und Investitionen in sauberere Technologien freisetzt. Das auf die Kühlung angewandte Modell ist als Cooling as a Service (CaaS) bekannt und ersetzt den Kauf von Anlagen durch einen Pay-per-Outcome-Ansatz. Bei diesem Modell zahlen die Kunden für die verbrauchte Kühlleistung, während die Geräte im Besitz des Technologieanbieters bleiben, der für Installation, Betrieb, Reparatur, Wartung und Leistung verantwortlich ist. Mit diesem Modell entfallen für die Kunden die Vorlaufkosten für saubere und effiziente Systeme, während für die Anbieter Anreize geschaffen werden, Lösungen mit optimaler Leistung, Effizienz und erhöhtem Lebenszykluswert (mit höherer Kapitalrendite) zu entwickeln und auf Kreislaufwirtschaft zu setzen. Das Modell wird derzeit in verschiedenen Größenordnungen auf der ganzen Welt umgesetzt.

CaaS wird auch eingesetzt, um Lücken in der Kühllagerung für Kleinbauern zu schließen. Das Projekt Your Virtual Cold Chain Assistant(Your VCCA), das derzeit in Indien und Nigeria umgesetzt wird, konzentriert sich auf die Verringerung von Lebensmittelverlusten nach der Ernte, indem es den Einsatz von solarbetriebenen Kühlräumen für die Lagerung von Produkten beschleunigt. Die Lösung umfasst eine App, Coldtivate, mit der die Landwirte die gelagerten Waren überwachen können und die ihnen bei der Bedienung der Kühlräume hilft. Die Digitalisierung ist ein integraler Bestandteil von As-a-Service-Lösungen, die die Leistung und Systemeffizienz überwachen. Erfahren Sie mehr in diesem kurzen Clip und hier.

Die Ausweitung der Nutzung von CaaS erfordert die Zusammenarbeit und den Aufbau von Kapazitäten über Branchen und Märkte hinweg. Die CaaS-Initiative, die von der BASE-Stiftung und mit finanzieller Unterstützung der Clean Cooling Collaborative ins Leben gerufen wurde, konzentrierte sich auf die Entwicklung von Instrumenten zur Unterstützung von Unternehmen bei der Einführung des Modells sowie auf die Schaffung einer Allianz mit über 85 Mitgliedern. Um die von CaaS geleistete Arbeit zu institutionalisieren und voranzutreiben, wurde die SET Alliance gegründet. Die Alliance ist eine Multi-Stakeholder-Plattform, die sich für die Verbreitung des Modells für die Kühlung und darüber hinaus (Heizung, Beleuchtung, Mobilität, Energiespeicherung) einsetzt.

Die SET Alliance arbeitet an der Dekarbonisierung von Städten und städtischen Gebieten, wo die Servitisierung als ein Weg zur Schaffung von Kreislaufgebäuden erkannt wird. Da der steigende Lebensstandard, die rasche Verstädterung und häufigere Hitzeperioden die Nachfrage nach Kühlung erhöhen, ist die Schaffung einer nachhaltigeren städtischen Kühlung entscheidend. Innovative Geschäftsmodelle wie die Servitisierung können die Energieeffizienz steigern und den Energieverbrauch senken; jetzt geht es darum, die Lösungen weltweit zu verbreiten.

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¹ Viele Länder sind dabei, Kältemittel mit einem GWP-Wert von über 150 (der allgemein als niedrig gilt) in neuen Systemen zu verbieten. Der Markt für die Verwendung von natürlich vorkommenden Stoffen wie Ammoniak (GWP von 0) oder CO2 entwickelt sich rasch und geht auf Systemrisiken wie Toxizität und hohen Druck ein.

² Die breitere Einführung effizienter Kühltechnologien zur Deckung der steigenden Nachfrage verringert die Energieintensität der Kühlung (die Menge der verwendeten Energie). Eine höhere Effizienz der Kühlsysteme wird das Wachstum des weltweiten Energieverbrauchs und damit den Bedarf an mehr Erzeugungskapazität bremsen.