Um die Marktdurchdringung von Wärmepumpen als Gebäudeheizungen zu beschleunigen, arbeiten Hersteller sowohl an Kostensenkungen als auch an nachhaltigen Kältemittellösungen für die Geräte. In einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsvorhaben entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE einen kosteneffizienten Kältekreis für Wärmepumpen mit dem Kältemittel Propan.

​Die Entwicklungsarbeiten werden durch ein breites Industriekonsortium europäischer Wärmepumpen-Hersteller finanziell unterstützt und fachlich begleitet. Bislang entwickelt jeder europäische Hersteller seine eigenen Kältekreise für unterschiedliche Kältemittel und Leistungsklassen. Das Projekt „LC150“ geht nun neue Wege – mit einer gemeinsamen Plattform-Entwicklung, die durch höhere Stückzahlen und eine automatisierte Produktion eine deutliche Kostensenkung ermöglicht.

Im Mittelpunkt der Entwicklung steht die Verwendung von Propan als Kältemittel. Da die Wärmepumpen-Hersteller aufgrund einer europäischen Verordnung den Anteil klimaschädlicher Gase im Kältekreis bis 2030 um 70 % gegenüber 1990 reduzieren müssen, gewinnt Propan als natürliches Kältemittel an Bedeutung. Sein Erderwärmungspotenzial liegt um das 500-fache niedriger als bei den heute meist verwendeten klassischen fluorierten Kältemitteln.

„Propan ist auch thermodynamisch ein sehr gut geeignetes Kältemittel. Ein Nachteil ist allerdings die Brennbarkeit, die weitere Sicherheitskonzepte erforderlich macht“, erklärt Lena Schnabel, Abteilungsleiterin Wärme- und Kältetechnik am Fraunhofer ISE. Die Reduzierung der Füllmenge sei daher naheliegend und möglich.

2019 ist es dem Fraunhofer ISE bereits gelungen, einen Kältekreis zu entwickeln, der für eine Heizleistung von 8 kW nur 150 Gramm Propan benötigt − das entspricht einer Kältemittel-Reduktion um 75 % gegenüber den am Markt verfügbaren Systemen. Eine auf diesem Konzept beruhende Wärmepumpe dürfte auch ohne zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen im Inneren von Häusern eingesetzt werden. „Wir sind zuversichtlich, dass diese Reduktion durch einen Zuschnitt aller Einzelkomponenten auf das Kältemittel Propan auch für andere Leistungen und Betriebspunkte erreicht werden kann“, glaubt Peter Schossig, Bereichsleiter Thermische Systeme und Gebäudetechnik.