Anteil F-Gas Emissionen am globalen Klimawandel

Die große Bedeutung fluorierter Treibhausgase für die Klimaänderung und die Rolle der Kälte- und Klimatechnik

Studie für Greenpeace, Frankfurt und Brüssel, Juni 2004

Zusammenfassung

 

1. Der Treibhauseffekt durch HFKW, FCKW und HFCKW

Als Ersatz für die ozonzerstörenden FCKW/HFCKW hat die Chemische Industrie Anfang der 90er Jahre chlorfreie Ersatzstoffe auf den Markt gebracht – die sogenannten HFKW. Das sind Kohlenwasserstoffe mit Fluor (F). Während FCKW/HFCKW sowohl zur Zerstörung der Ozonschicht als auch zum Treibhauseffekt beitragen, sind Emissionen von HFKW ausschließlich am Treibhauseffekt beteiligt. Diese Wirkung wird häufig unterschätzt, weil nur ihr gegenwärtiger Anteil an den gesamten Treibhasgas-Emissionen beachtet wird. 
 

2. Der 1,5% Anteil chlorfreier F-Gase an den weltweiten Triebhausgas-Emissionen

Emissionen chlorfreier F-Gase, wie HFKW zusammen mit zwei weiteren fluorhaltigen Gasen (SF6 und FKW) genannt werden, hatten 2003 weltweit einen Anteil von 1,5% an den gesamten direkten klimawirksamen Treibhausgas-Emissionen. Hauptverursacher ist Kohlendioxid, wichtige Anteile haben auch Methan und Distickstoffoxid. Diese drei Gase sowie die chlorfreien F-Gase wurden 1997 im Kyoto-Protokoll in den Korb derjenigen Gase aufgenommen, deren Emissionen gesenkt werden müssen, um den Klimawandel in Grenzen zu halten. 
 

3. Weltweit haben HFKW bisher nur zu 30% die FCKW/HFCKW ersetzt

Aus neuen Studien im Rahmen von IPCC und UNEP geht hervor, dass HFKW die FCKW/HFCKW weltweit erst zu knapp 30% ersetzt haben. Fasst man chlorhaltige F-Gase (FCKW/HFCKW) und chlorfreie F-Gase (vor allem HFKW) zusammen, dann werden die klimaschädigenden Emissionen aller F-Gase somit heute erst zu weniger als 30% berücksichtigt. Die treibhauswirksamen Emissionen der chlorhaltigen F-Gase sind zwar da, sie werden aber international nicht als solche registriert. Sie werden ausschließlich unter dem Aspekt der Ozonschichtschädigung behandelt.
 

4. Warum das Kyoto-Protokoll chlorhaltige F-Gase ausklammert

Diese nur teilweise Beachtung der Klimaschädigung durch F-Gase hat politische, oder besser: praktische Gründe. Chlor- (und Brom-) haltige F-Gase wurden vom Kyoto-Protokoll zum Klimaschutz bewusst ausgenommen, um das erfolgversprechende Montrealer Protokoll zum weltweiten Ausstieg aus ozonschichtschädigenden Substanzen (FCKW/HFCKW) nicht zu behindern. Das wäre der Fall gewesen, wenn die grundsätzlich auf Reduzierungen angelegten Maßnahmen des Klimaschutzes auf chlorhaltige F-Gase angewendet worden wären. Denn für diese ist bereits der weltweite Totalausstieg aus der Anwendung bis 2040 beschlossen. 
 

5. Der weltweite Übergang von chlorhaltigen zu chlorfreien F-Gas-Emissionen

Erst ab 2040 dürfen keine chlorhaltigen F-Gase mehr eingesetzt werden, und erst ab 2050 ist damit zu rechnen, dass es auch keine Emissionen chlorhaltiger F-Gase mehr geben wird. Dann erst werden die heutigen Emissionen von FCKW/HFCKW durch Emissionen von HFKW abgelöst sein. Historisch gesehen, befinden wir uns gegenwärtig in einer - frühen - Phase des weltweiten Übergangs von chlorhaltigen zu chlorfreien F-Gas-Emissionen. 
 

6. Alle bestehenden FCKW/HFCKW-Anwendungen werden durch HFKW ersetzt

In den neunziger Jahren wurden zahlreiche ehemalige Anwendungen chlorhaltiger F-Gase ganz oder zu großen Teilen zugunsten klimaschonender Stoffe oder Verfahren aufgegeben (Aerosole, Lösemittel, Feuerlöschmittel, Treibmittel von Schaumstoffen usw.). Als größter und wichtigster Bereich ist die Kälte- und Klimatechnik übrig geblieben, wo sich jener Übergang auf chlorfreie HFKW umfassend vollzieht. Heute stammen zwei Drittel aller Emissionen von FCKW, HFCKW und HFKW aus der Anwendung von Kältemitteln. Weitere zehn Prozent kommen aus dem mit der Kältetechnik verwandten Bereich der Isolierschäume für Kühlgeräte, Kühlhäuser, Kühlfahrzeuge usw. 

Mit anderen Worten: Es ist anzunehmen, dass die heute noch mit FCKW/HFCKW betriebenen Anwendungen grundsätzlich alle zu Anwendungen von HFKW werden. 
 

7. Umrechnung chlorhaltiger F-Gase erhöht globalen F-Gas-Anteil auf 4,1%

Werden sämtliche momentanen Emissionen chlorhaltiger F-Gase in Emissionen ihrer wahrscheinlichen F-Gas-Nachfolger ohne Chlor (HFKW) umgerechnet, dann beträgt das gegenwärtige Treibhauspotential nicht nur 1,5%, sondern im weltweiten Mittel immerhin schon 4,1 % (bei GWP 100) oder sogar 5,2% (bei GWP 100). 
 

8. Alle F-Gas-Emissionen werden mit dem HFKW-Erwärmungspotenzial bewertet

Bei dieser Umrechnung aller heutigen F-Gas-Emissionen in Emissionen chlorfreier F-Gase werden die FCKW/HFCKW nicht mit Ihrem eigenen spezifischen Beitrag zum Treibhauseffekt bewertet. Dieser wäre noch viel höher. Sondern in dieser Berechnung wird für jeden FCKW und HFKW der aufgrund bisheriger Erfahrung wahrscheinliche chlorfreie Nachfolger eingesetzt wie z.B. der HFKW-134a oder HFKW-Mischungen wie 404A, 407C, 410A. Deren Treibhauspotenzial (GWP), das in Relation zu CO2ausgedrückt und auf 100 Jahre Zeithorizont bemessen wird, ist hier als Maß der Klimaschädigung eingesetzt.
 

9. Industrieländer sind für 80% aller F-Gas-Emissionen verantwortlich

Neueren UNEP Untersuchungen zufolge stammen nicht nur die Emissionen der HFKW, sondern auch die heutigen Emissionen der FCKW und HFCKW zu 80% aus Industrieländern. Diese bestehen im Wesentlichen aus den USA, Europa mit Russland, Japan und Australien. Aus den Entwicklungsländern, mithin aus dem ganzen Rest der Welt, wo über 80% der Weltbevölkerung leben, stammen nur 20% der Emissionen aller F-Gase (chlorfreie plus chlorhaltige umgerechnet auf chlorfreie). 
 

10. Der F-Gas-Anteil ist in Industrieländern 6,2%, in Entwicklungsländern 2,1%

Nur die Industrieländer betrachtet, machen die umgerechneten heutigen F-Gas-Emissionen an allen von den Industrieländern ausgehenden Treibhausgas-Emissionen (einschließlich CO2, Methan, Distickstoffoxid) 6,2% aus. (Das sind 1,26 Mio. t CO2-Äquivalente F-Gas-Emissionen, ausgedrückt durch den GWP 100 Jahre.) Die Entwicklungsländer für sich genommen, beträgt der entsprechende Wert 2,1%. (0,436 Mio. t CO2-Äquivalente).
 

11. Hohes Wachstum von F-Gas-Emissionen in Entwicklungsländern bis 2050

Die Zusammenfassung der Emissionen chlorfreier und chlorhaltiger F-Gase erfolgte bisher rein rechnerisch. In der Realität wird die Umwandlung, wie bereits angemerkt, noch bis 2050 dauern. Die Welt in 50 Jahren wird allerdings nicht mehr so aussehen wie heute. Damit ist gemeint, dass bis dann eine starke nachholende Industrialisierung in den heutigen Entwicklungsländern unterstellt werden muss, ein Prozess, der in Ostasien, Südasien und Lateinamerika bereits eingesetzt hat. Zweifellos wird diese Industrialisierung mit erhöhtem Ausstoß des Treibhausgases CO2 begleitet sein. Der relative Anteil der F-Gas-Emissionen an allen Treibhausgas-Emissionen der Entwicklungsländer im Jahr 2050 hängt davon ab, ob das Emissionswachstum bei den F-Gasen langsamer oder schneller als beim Kohlendioxid verläuft. Ein deutlich schnelleres Tempo wird allgemein angenommen. 

In den Industrieländern ist dagegen ein leichter Rückgang der Treibhausgas-Emissionen wahrscheinlich, sowohl bei F-Gasen als auch bei den anderen klimaschädigenden Gasen. Daher kann davon ausgegangen werden, dass in den Industrieländern die F-Gas-Emissionen im Jahr 2050 nicht nur rechnerisch, sondern real einen Anteil an den gesamten Treibhausgas-Emissionen von etwa 6% haben werden.

Um vor einem Missverständnis zu warnen: Die Umwandlung der gegenwärtigen chlorhaltigen F-Gas-Emissionen in chlorfreie F-Gas-Emissionen ist ein Prozess, und das allgemeine Wachstum der F-Gas-Emissionen ab 2003 (wie für die Entwicklungsländer angenommen) ist ein anderer, zusätzlicher Prozess. Beide Prozesse werden in den nächsten Jahrzehnten gleichzeitig ablaufen.
 

12. Entwicklungsländer sind bis 2050 ebenfalls bei 6,2% F-Gas-Emissionen

Wird für die Entwicklungsländer eine jährliche Wachstumsrate der F-Gas-Emissionen von ca. 4% angenommen, und – in Anlehnung an die Hauptszenarien (illustrative Marker-Szenarien) des IPCC – für die sonstigen Treibhausgase CO2, Methan und Distickstoffoxid ein jährliches Wachstum von ca. 2%, dann erreichen die Entwicklungsländer 2050 bei den F-Gas-Emissionen den gleichen Anteil von 6,2% an den gesamten Treibhausgas-Emissionen wie die Industrieländer.
 

13. Pro Kopf in Entwicklungsländern halb so viel Emissionen wie in Industrieländern

Die gesamten absoluten Treibhausgas-Emissionen der Entwicklungsländer werden nach diesem nicht unwahrscheinlichen Szenario im Jahr 2050 fast drei mal so hoch sein wie diejenigen der Industrieländer (50 zu 17 Mrd. t CO2-Äquivalente). Dies gilt auch für die F-Gas-Emissionen (3 zu 1 Mrd. t CO2-Äquivalente). Pro Kopf sind dann sowohl die gesamten Treibhausgas-Emissionen als auch die F-Gas-Emissionen in den Entwicklungsländern aber immer noch nur etwas mehr als halb so hoch wie in den Industrieländern.
 

14. Der Anteil von 8,6% F-Gas-Emissionen bei 20 Jahren Zeithorizont

Der Berechnung der Klimawirksamkeit der F-Gas-Emissionen liegt der Zeithorizont von 100 Jahren zu Grunde. Um kurzfristige Klimaänderungen (Gletscherschmelze, Abnahme tropischer Niederschläge usw.) zu bekämpfen, bietet sich nicht dieser mittelfristige Zeithorizont, sondern der kürzere von 20 Jahren an . Dieser bringt zum Ausdruck, dass auf kurze Sicht die Klimaschädigung durch F-Gase in Relation zu CO2 noch höher ist als auf lange Sicht. Wird generell der Zeithorizont von 20 Jahren angewendet, dann steigt das klimaschädigende Gewicht von F-Gasen und von Methan innerhalb der gesamten Treibhausgas-Emissionen an. Der für 2003 nur umgerechnete und für 2050 als Realität mögliche F-Gas-Emissionsanteil beträgt dann nicht 6,2% sondern 8,6%. 

Es ist zu betonen, dass beide Zeithorizonte wissenschaftlich gleichwertig ist. 
 

15. Das hohe Erwärmungspotenzial der F-Gase macht ihren Ersatz dringlich

Der sehr hohe Anteil der F-Gas-Emissionen an den gesamten Treibhausgas-Emissionen (6,2 bzw. 8,6%) ist kein Naturgesetz. Er kommt nun dann zustande, wenn die vorhandenen Nutzungstrends ungebrochen anhalten. Wird dagegen stärker als bisher auf die Eindämmung von Emissionen geachtet – u.a. durch Umsetzung der Industrieländer-Verpflichtung nach dem Kyoto-Protokoll - oder werden gar klimaschädigende F-Gase in heutigen Anwendungen durch klimaneutrale Stoffe oder Verfahren ersetzt, dann sind allein schon durch Maßnahmen im F-Gas-Bereich beachtliche Erfolge auf dem Weg zur Verhinderung der Klimakatastrophe möglich.
 

16. Die Schlüsselrolle der Kälte-Klimatechnik, speziell der kommerziellen Kälte

Die Schlüsselrolle für die aktuelle und künftige Entwicklung der F-Gas-Emissionen kommt der Kälte- und Klimatechnik zu. Nach jüngsten Abschätzungen im Rahmen des IPCC haben etwa 63% der weltweiten F-Gas-Emissionen in Leckagen und ungeordneter Entsorgung von stationären und mobilen Anlagen zur Kälteerzeugung oder Klimatisierung ihren Ursprung. Davon wiederum stammt fast die Hälfte aus dem größten Untersektor der Kältemittelverwendung, nämlich der kommerziellen Kälte. Einer der Gründe ist die Verwendung besonders stark treibhauswirksamer Kältemittelmischungen wie R-404A, die eine zentrale Rolle in der Tiefkühlung verderblicher Lebensmittel spielen. Diese Mischung hat ein Treibhauspotenzial (GWP 100 Jahre), das 3250 mal höher als von CO2 ist. 

Emissionsrückhaltung oder Substitution durch natürliche Kältemittel in der kommerziellen Kälte haben daher ein besonderes hohes Gewicht. Die Schwierigkeit, fluorierte Kältemittel zu ersetzen, wächst mit der Größe der Kälteanlagen. Der Anfang sollte daher bei kleineren dezentralen Systemen gemacht werden, die industriell vorgefertigt sind. Auch wenn in dieser Art von häufig steckerfertigen Anlagen nur etwa 10% der Kältemittel der weltweiten kommerziellen Kälte enthalten sind, ist schon allein die Signalwirkung nicht zu unterschätzen. 
 

17. Typen von Kühlsystemen in der kommerziellen Kälte weltweit 

Kommerzielle Kühlsysteme sind in der Größe sehr verschieden, je nach Land und Art des Anwendungsgewerbes. Es gibt drei Haupttypen.

• Zentralsysteme sind in Super- und Hypermärkten für Lebensmittel installiert. Die Zahl der so ausgerüsteten Supermärkte wird weltweit auf 340.000 geschätzt. Die Kältemittel-Menge pro Markt schwankt zwischen 100 und 2.000 kg. Die Kälteerzeugung ist in einem Maschinenraum untergebracht, und das Kältemittel strömt zwischen Maschinenraum und den Kühlmöbeln im Verkaufsraum hin und her. 

• Verflüssigungssätze sind typischerweise in speziellen Läden installiert. Die Kältemittel-Füllung reicht von 1 bis 5 kg, und die geschätzte weltweite Zahl liegt im Bereich von 32,5 Millionen. Das Kältemittel hängt vom Temperaturbereich ab. Sowohl HFKW-134a als auch die HFKW-Mischung 404A werden bevorzugt für mittlere Kühltemperaturen eingesetzt, 404A außerdem für die Tiefkühlung. Aus Sicherheitsgründen kommen Kohlenwasserstoffe nur in ganz geringem Umfang in Verflüssigungssätzen vor.

• Steckerfertige Kühlmöbel umfassen integrierte Kühlvitrinen, Eistruhen, Verkaufsautomaten und eine Reihe kleinerer Kühlgeräte in Läden und an öffentlich zugänglichen Stellen. Ihre Zahl wird auf 44,7 Millionen Einheiten weltweit geschätzt. Die Kältemittelmenge reicht von 0,2 bis 1,0 kg. Das klar dominierende Kältemittel ist bislang der HFKW-134a.
 

18. Ein Schub für den Klimaschutz durch Nahrungs- und Getränkeunternehmen? 

Einige große Nahrungsmittel- und Getränke-Unternehmen haben angekündigt, sie würden innerhalb weniger Jahre dort auf HFKW verzichten, wo geeignete Alternativen verfügbar sind. Die Unternehmen Coca Cola, Unilever und McDonald besitzen zusammen etwa 12 Millionen gekühlte Getränkeautomten und Eistruhen. Die Umsetzung der von ihnen angekündigten Maßnahmen würde daher eine deutliche Senkung des weltweiten Bestand an fluorierten Treibhausgasen bewirken, soweit er in steckerfertigen kommerziellen Kühlgeräten enthalten ist, die sehr leckanfällig sind.