Koudemiddelen

Hij staat wel bekend als de éminence grise van de koudetechniek. Professor Henk van der Ree is inmiddels 80, maar volgt alle ontwikkelingen nog op de voet. “Er komen steeds meer koudemiddelen op de markt, ik denk dat installatiebedrijven zich in de komende jaren gaan specialiseren.”

Binnen de koudetechniek is hij een begrip. Henk van der Ree werkte onder andere bij TNO, waar hij als groepsleider koudetechniek veel onderzoek deed naar warmtepompen. In 1991 ging hij aan de slag bij de TU Delft als hoogleraar koudetechniek en klimaatregeling. Van der Ree was 8 jaar voorzitter van het IIR- landencomité (International Institute for Refrigeration) en daarna 8 jaar voorzitter van het hoogste bestuursorgaan. Van der Ree is ook secretaris en voorzitter geweest van de KNVvK. Hij is nog steeds actief als vertegenwoordiger van Nederland bij het IIR.

‘Drivers’

De ontwikkeling en doorontwikkeling van koudemiddelen staan niet op zichzelf. Er zijn een aantal ‘drivers’, legt Van der Ree uit. Allereerst internationale regelgeving. Via verboden en quotumregelingen worden koudemiddelen met een hoge GWP uitgefaseerd en stimuleert men fabrikanten om nieuwe koudemiddelen te ontwikkelingen met een lagere GWP. “Kijken we bijvoorbeeld naar R410A met een GWP van 2088, dan zien we dat er steeds kleinere hoeveelheden van het koudemiddel worden toegestaan, omdat de quotumregeling de GWP-waarden verdisconteert. Hogere waarden betekenen minder kilo’s. Dat zorgt voor een prijsstijging en tekorten, waardoor het aantrekkelijker wordt om over te stappen op andere, eventueel nieuwe, goedkopere koudemiddelen met een laag GWP.”

Energiebesparing

Daarnaast wordt er al jarenlang lang gestuurd op energiegebruik. Eco-design, de Energy Directive en andere regelgeving dwingen de branche om energiezuinigere systemen te ontwikkelen. Ook dat heeft invloed op de ontwikkeling van koudemiddelen. En tot slot is er nog een derde driver: ideële motieven. Bedrijven en ook klanten willen tegenwoordig graag een groen imago hebben of ermee worden geassocieerd.

R32

Welke consequenties hebben deze drivers voor de populariteit van natuurlijke en chemische koudemiddelen? Van Ree ziet een “revival van natuurlijke koudemiddelen”. Maar dat betekent niet dat de rol van de concurrent is uitgespeeld. Denk maar bijvoorbeeld aan R32. Het koudemiddel heeft een GWP van slechts 675, aanmerkelijk lager dus dan R410A. Daikin omarmde in 2018 als eerste fabrikant het koudemiddel. Daarna volgden er meer partijen, zoals LG. “Inmiddels zijn we al een stap verder”, vertelt Van der Ree. “Er zijn nu ook mengsels van R32 met een nieuwe generatie koudemiddelen, de HFO’s, op de markt. Ze hebben R125 als derde component om te hoge compressietemperaturen te voorkomen en de brandbaarheid van het mengsel te verlagen, wat helaas de GWP weer verhoogt.”

HFO’s

Van der Ree verwacht dat de populariteit van HFO’s zal toenemen. “Ze laten goede thermodynamische prestaties zien, zijn niet giftig, slechts licht brandbaar, blijven stabiel in installaties en er komen steeds meer varianten op de markt met lagere GWP-waardes.” Aan welke GWP-waardes moeten we dan denken? HFO1234yf heeft bijvoorbeeld een GWP van 4 en HFO1234ze van 6.

Compressoren

Maar vooralsnog kleeft er wel een groot nadeel aan de HFO’s: “ze zijn significant duurder, omdat bepaalde chemische concerns een monopolie hebben op de productie ervan.” Daarnaast hebben grote installaties met HFO’s grotere compressoren nodig. “Daardoor valt de prijs hoger uit, bovendien komt er meer bij kijken om deze systemen te installeren.”

Natuurlijke koudemiddelen

Van der Ree gaf het al eerder aan. De ‘drivers’ hebben gezorgd voor een revival van de natuurlijke koudemiddelen. Logisch natuurlijk, omdat ze in tegenstelling tot chemische koudemiddelen slechts minimaal bijdragen aan milieuschade. Bovendien pakken ze vaak financieel voordeliger uit, als er naar de TCO van een installatie wordt gekeken. Last but not least, is het voor de eindklant wel zo prettig niet continu rekening te hoeven houden met uitfasering, eventuele tekorten en stijgende prijzen, zoals bij chemische koudemiddelen voortdurend het geval is.

CO2

Koolstofdioxide is een oude bekende in de koeltechniek. Maak even een korte rondgang in de vakliteratuur en je stuit bijvoorbeeld al zo op een foto van een CO2-compressor uit, jawel 1927. In de loop der jaren is het koudemiddel voor verschillende toepassingen succesvol gebruikt. Voor supermarktkoeling bijvoorbeeld, in vrieshuizen en in kleine warmtepompen die warm tapwater produceren. “Je moet wel rekening houden met een aantal beperkingen. Koolstofdioxide presteert beter in een omgeving met een relatief koude omgevingstemperatuur. In zuidelijke landen ligt het rendement dus lager. Ook werk je met hoge drukken, wat onder meer consequenties heeft voor het leidingwerk en de robuustheid van de compressor.”

Propaan

‘Ruim baan voor propaan’ kopten we al in een eerdere uitgave van IZ. Dit koudemiddel wint rap aan populariteit en gezien zijn eigenschappen is dat ook meer dan begrijpelijk. “Propaan laat uitstekende thermodynamische prestaties zien, is goedkoop, niet giftig en de compressor kan werken met minerale olie. Maar er kleeft wel een groot nadeel aan propaan: het is erg brandbaar, waardoor je aan veel voorschriften moet voldoen om het te gebruiken in installaties.”

Isobutaan

“Isobutaan kennen we al van de koelkasten. Bij industriële warmtepompen is isobutaan met name interessant voor de hogere temperatuurrange. Het is goedkoop, niet giftig en je kan met lagere drukken toe dan met propaan. Nadeel is wel dat het brandbaar is, wat zwaarder weegt bij grotere installaties, net als bij propaan.”
Water
“En dan hebben we nog water. Een goedkoop koudemiddel dat ruimschoots voorhanden is. Water heeft al zijn toepassing gevonden in grote installaties voor de koeling van mijnen. Daarnaast is er toenemende belangstelling voor (a)diabatische systemen voor bijvoorbeeld de koeling van sporthallen en datacenters. Voor dit proces met water als koudemiddel, dat energiezuinig is en waarbij geen compressor hoeft te worden gebruikt, verwacht ik een grote toekomst. Overigens was water al van oudsher het koudemiddel in de bekende lithiumbromide/water absorptiemachines voor ruimteklimatisering.”

Groei

Uiteraard zijn er meer natuurlijke koudemiddelen op de markt, die interessant zijn voor de gebouwde omgeving. Van der Ree haalt nog even kort propeen aan, “inmiddels al in gebruik voor supermarktkoeling in Denemarken.” Conclusie: over de hele linie bekeken, groeit het marktaandeel van natuurlijke koudemiddelen sinds de jaren 90 en die groei zet waarschijnlijk door 