Bestimmung der Leckrate mobiler Klimaanlagen

Mai 2003
Ort: 
Studie für die EU-Kommission (GD Umwelt - Matti Vainio) B4-3040/2002/337136/MAR/C1
Autor: 
Winfried Schwarz
Jochen Harnisch (Ecofys)
Sprache: 
Deutsch

Die Studie verfolgt einen empirischen Ansatz, indem sie Aufzeichnungen über Kältemittelverluste bei klimatisierten Fahrzeugen auswertet, die wirklich auf der Straße gefahren sind. Die Gesamt-Emissionen von R-134a gliedern sich in drei Typen: Normale (allmählich, durch Dichtungen hindurch), irreguläre (schlagartig, bei Unfällen, Steinschlag u. dgl.) und Entsorgungs-Emissionen (wenn bei der Altautoverschrottung keine Absaugung stattfindet).

Zwischen November 2002 und Januar 2003 wurden 300 Messungen des Verlusts von HFKW-134a aus Klimaanlagen von bis zu sieben Jahren alten Pkws durchgeführt. Die Messungen fanden an Fahrzeugen aller in der EU verbreiteten Typen in Deutschland, Portugal und Schweden statt. Der Schwerpunkt der Studie lag ausschließlich auf der "regulären Leckage", die bei unbeschädigten, voll funktionstüchtigen Klimaanlagen nach und nach auftritt. 

Die Hauptergebnisse der Studie sind: 

  1. Den Messungen zufolge ergibt sich eine EU-weite, durchschnittliche (ungewichtete) Leckrate von 52,4 Gramm pro Jahr. Dies entspricht 6,9 % pro Jahr. Nach Gewichtung der Leckraten entsprechend der Marken-Zusammensetzung der Fahrzeugflotte in der EU wurde die Leckrate auf 53,0 Gramm pro Jahr geschätzt. 
  2. Die Leckrate variierte erheblich zwischen den verschiedenen Fahrzeugmarken und reichte von 28,8 Gramm (oder 5,3 %) bis zu 81,9 Gramm (10,6 %) pro Jahr. Dieser Punkt sollte weiter untersucht werden. 
  3. Klimatische Bedingungen scheinen keinen großen Einfluss auf die Leckrate zu haben. Die Unterschiede zwischen den Leckraten in Portugal, Schweden und Deutschland waren statistisch nicht signifikant. 
  4. Kleinere Klimaanlagen (durchschnittliche Füllung 684 Gramm) hatten sowohl absolut (44,2 Gramm pro Jahr) als auch relativ (6,5 % pro Jahr) gesehen eine geringere Leckrate. Größere mobile Klimaanlagen (durchschnittliche Füllung 883 Gramm) wiesen einen jährlichen Verlust von 66,9 Gramm oder 7,7 % auf. 

Das Hauptergebnis dieser Studie ist, dass die gewichtete, durchschnittliche "reguläre" Leckrate mobiler Klimaanlagen der "zweiten Generation" 53,0 Gramm pro Jahr beträgt. Dies muss mit anderen HFKW-134a-Emissionen während der Lebensdauer der Klimaanlage verglichen werden. Diese Emissionen sind (i) Emissionen vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs, (ii) "irreguläre" Leckagen aufgrund von Unfällen, Steinschlag oder Bauteilversagen, (iii) Emissionen bei der Wartung und (iv) Emissionen bei der Verschrottung. In einer anderen Studie (Öko-Recherche 2001) wurden die "irregulären" Leckagen auf etwa 16,3 Gramm pro Jahr geschätzt. Wenn man die regulären und irregulären Emissionen addiert und von einer Lebensdauer eines Fahrzeugs von 14 Jahren ausgeht, beträgt der Treibhausgasausstoß einer mobilen Klimaanlage eines durchschnittlichen Wagens in der EU ca. 1,3 Tonnen CO2-Äquivalente

Zusammenfassung: 

Bestimmung der Leckrate mobiler Klimaanlagen 

Im Auftrag der Europäischen Kommission (GD Umwelt) 

April 2003

Zusammenfassung

Zweck dieser Studie ist, mittels Feldmessungen die durchschnittliche Leckage von HFKW-134a aus mobilen Klimaanlagen der "zweiten Generation" in der Europäischen Union zu bestimmen.

Zwischen November 2002 und Januar 2003 wurden 300 Messungen des Verlusts von HFKW-134a aus Klimaanlagen von bis zu sieben Jahren alten Pkws durchgeführt. Die Messungen fanden an Fahrzeugen aller in der EU verbreiteten Typen in 19 Autohäusern in Deutschland (Osnabrück), Portugal (Rio Maior) und Schweden (Helsingborg) statt. Die drei Messorte spiegeln unterschiedliche klimatische Bedingungen wider. Vor diesen Messungen waren im Oktober 2002 im Rahmen eines durch das niederländische Energie- und Umweltamt (NOVEM) unterstützten separaten Projektes 140 Fahrzeuge geprüft worden. Diese Messungen trugen dazu bei, die Methode zu testen und zu verbessern.

Sachverständige von Autoherstellern und Zulieferern spielten eine Schlüsselrolle in der Kontaktgruppe, die für dieses Projekt von der GD Umwelt der Europäischen Kommission gebildet wurde. Diese Sachverständigen halfen dabei, viele wichtige Fragen bezüglich der Messgenauigkeit zu lösen. Die Kontaktgruppe arbeitete an der Erstellung eines verbindlichen Messprotokolls mit.

Der Schwerpunkt der Studie lag ausschließlich auf der "regulären Leckage", die bei unbeschädigten, voll funktionstüchtigen Klimaanlagen nach und nach auftritt. Sie ist klar abzugrenzen von "irregulärer Leckage" bei Systemausfällen aufgrund interner oder externer Ursachen (meistens Unfälle oder Steinschlag). Irreguläre Leckage führt gewöhnlich zu totalem Kältemittelverlust , was vom Fahrer bemerkt wird und in der Regel zu einer Reparatur führt.

Die Hauptergebnisse der Studie sind:

Abbildung 1. Die 276 regulären jährlichen Leckraten in 20-Gramm-Schritten, nach Häufigkeit und gewichtet mit dem wirklichen Marktanteil der einzelnen Marken in der EU. Der Mittelwert der breit gestreuten individuellen Leckraten beträgt 53,0 Gramm mit einer Abweichung von ± 4,5 Gramm bei einem Vetrauensintervall von 95%.

1. Den Messungen zufolge ergibt sich eine EU-weite, durchschnittliche (ungewichtete) Leckrate von 52,4 Gramm pro Jahr. Dies entspricht 6,9 % pro Jahr. Nach Gewichtung der Leckraten entsprechend der Marken-Zusammensetzung der Fahrzeugflotte in der EU wurde die Leckrate auf 53,0 Gramm pro Jahr geschätzt. Unter Einbeziehung des Alters der Fahrzeuge kommt eine gewichtete durchschnittliche Leckrate von 53,9 Gramm pro Jahr zustande.

Tabelle 1

Tabelle 1: Die nach Marken gewichtete durchschnittliche "reguläre" Leckrate beträgt 53,0 Gramm jährlich. Als Prozentsatz der Normfüllung liegt sie bei 7,1 Prozent.

2. Die Leckrate variierte erheblich zwischen den verschiedenen Fahrzeugmarken und reichte von 28,8 Gramm (oder 5,3 %) bis zu 81,9 Gramm (10,6 %) pro Jahr. Erstaunlicherweise lag die Leckrate höher bei Wagen, die weniger als 2 Jahre alt waren. Da es unwahrscheinlich ist, dass Konstruktion oder Bauteile der Klimaanlagen in den Jahren 2001-2002 plötzlich schlechter wurden, sollte dieser Punkt weiter untersucht werden.

Abbildung 2

Abbildung 2: Die reguläre jährliche Leckrate nach Fahrzeugmarken (verschlüsselt). Die 12 verschiedenen Marken oder Marken-Gruppen weisen signifikante Unterschiede voneinander auf. Autohersteller 15 hat die niedrigste durchschnittliche Jahresleckrate mit 28,8 (±5,3) Gramm/Jahr, während Autohersteller 5 die höchste hat mit 81,9 (±24,4) Gramm/Jahr.

3. Klimatische Bedingungen scheinen keinen großen Einfluss auf die Leckrate zu haben. Es gab Anhaltspunkte für die Hypothese, dass die Leckrate mit der durch Winterwetter bedingten Korrosionsanfälligkeit der Klimaanlage steigt, da die Leckrate in Schweden (54,3 Gramm oder 7,0 % pro Jahr) höher war als in Deutschland (48,7 Gramm oder 6,2 %). Andrerseits scheint es, dass die Leckrate mit zunehmender Betriebsdauer der Klimaanlage ansteigt, da die Leckrate in Portugal (54,0 Gramm oder 7,5 % pro Jahr) höher war als in Deutschland (48,7 Gramm oder 6,2 %). Ingesamt waren die Unterschiede allerdings ziemlich gering.

4. Kleinere mobile Klimaanlagen (durchschnittliche Füllung 684 Gramm) hatten sowohl absolut (44,2 Gramm pro Jahr) als auch relativ (6,5 % pro Jahr) gesehen eine geringere Leckrate. Größere mobile Klimaanlagen (durchschnittliche Füllung 883 Gramm) wiesen einen jährlichen Verlust von 66,9 Gramm oder 7,7 % auf.

Das Hauptergebnis dieser Studie ist, dass die gewichtete , durchschnittliche "reguläre" Leckrate mobiler Klimaanlagen der "zweiten Generation" 53,0 Gramm pro Jahr beträgt. Dies muss mit anderen HFKW-134a-Emissionen während der Lebensdauer der Klimaanlage verglichen werden. Diese Emissionen sind (i) Emissionen vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs, (ii) "irreguläre" Leckagen aufgrund von Unfällen, Steinschlag oder Bauteilversagen, (iii) Emissionen bei der Wartung und (iv) Emissionen bei der Verschrottung. In einer anderen Studie (Öko-Recherche 2001) wurden die "irregulären" Leckagen auf etwa 16,3 Gramm pro Jahr geschätzt. Wenn man die regulären und irregulären Emissionen addiert und von einer Lebensdauer eines Fahrzeugs von 14 Jahren ausgeht, beträgt der Treibhausgasausstoß einer mobilen Klimaanlage eines durchschnittlichen Wagens in der EU ca. 1,3 Tonnen CO2-Äquivalente.

Um die Tragweite der Auswirkungen einer mobilen Klimaanlage auf das Klima zu verstehen, müssen neben Emissionen während der Lebensdauer der Anlage von etwa 1,3 Tonnen CO2-Äquivalente auch die HFKW-134a-Emissionen einbezogen werden, die vor Inbetriebnahme, bei Wartung und Verschrottu