Der zukunftssichere Weg
Natürliche Kältemittel sind Stoffe, die auch in der Natur vorkommen und nicht chemisch hergestellt werden müssen: Kohlenstoffdioxid (CO₂), Ammoniak (NH₃), Kohlenwasserstoffe wie Propan und Isobutan, Wasser und Luft. Ihr Treibhauspotenzial ist null oder nahezu null, die Ozonschicht greifen sie nicht an (ODP 0). Synthetische, fluorierte Kältemittel wie R32, R134a oder R410A zählen nicht dazu.
Natürliche Kältemittel wie CO₂, Ammoniak und Propan gewinnen in der industriellen Kältetechnik rasant an Bedeutung, in Kälteanlagen ebenso wie in Klimaanlagen und Wärmepumpen. Der Grund liegt in ihrem sehr niedrigen oder nicht vorhandenen Treibhauspotenzial (GWP) – und in der europäischen F-Gas-Verordnung, die klimaschädliche synthetische Kältemittel (F-Gase / HFKW) immer stärker einschränkt.
Wer heute eine Kälteanlage plant oder modernisiert, trifft mit natürlichen Kältemitteln eine investitionssichere und umweltfreundliche Entscheidung: unabhängig von schrumpfenden HFKW-Kontingenten, mit hoher Effizienz und exzellenter Eignung für die Wärmerückgewinnung.
| Merkmal | CO₂ (R744) | Ammoniak (R717) | Propan (R290) |
|---|---|---|---|
| Treibhauspotenzial (GWP) | 1 | 0 | 0,02 |
| Ozonabbaupotenzial (ODP) | 0 | 0 | 0 |
| Sicherheitsklasse | A1 · nicht brennbar, ungiftig | B2L · giftig, schwer entzündlich | A3 · brennbar, ungiftig |
| Druckniveau | sehr hoch | mittel | mittel |
| Leistungsbereich | klein bis groß | groß | klein bis mittel |
| Stärke | Tiefkühlung, Wärmerückgewinnung | Wirkungsgrad bei großen Leistungen | kompakte Kaltwassersätze |
| Werkstoffe | Kupfer oder Stahl | Stahl, kein Kupfer | Kupfer oder Stahl |
GWP = Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, 100 Jahre; CO₂ = 1 als Referenzwert) nach Verordnung (EU) 2024/573, Anhang VI, auf Basis des Sechsten IPCC-Sachstandsberichts. Ältere Quellen nennen für Propan den Wert 3 aus dem Vierten Sachstandsbericht. Sicherheitsklassen nach ASHRAE 34 / DIN EN 378.
Die drei wichtigsten
A1 — nicht brennbar, ungiftig
Kohlendioxid ist das Referenz-Kältemittel: sein Treibhauspotenzial (GWP) von 1 definiert die Skala. Es ist nicht brennbar und nicht giftig, arbeitet aber mit hohen Betriebsdrücken und einer hohen volumetrischen Kälteleistung.
Typische Einsatzbereiche
B2L — giftig, schwer entzündlich
Ammoniak ist seit über hundert Jahren das effizienteste Kältemittel der Industriekälte — mit einem GWP von 0 und ohne Ozonabbaupotenzial. Da es giftig und in höheren Konzentrationen entzündlich ist, verlangt es ein durchdachtes Sicherheits- und Anlagenkonzept.
Typische Einsatzbereiche
A3 — brennbar, ungiftig
Propan überzeugt durch hervorragende thermodynamische Eigenschaften und einen sehr hohen Wirkungsgrad bei einem GWP von 0,02. Als brennbares Kältemittel wird es über Füllmengen-Begrenzung und ein passendes Sicherheitskonzept sicher eingesetzt.
Typische Einsatzbereiche
Und Wasser? Wasser (R718) ist ebenfalls ein natürliches Kältemittel, GWP 0, weder brennbar noch giftig. Weil es bei 0 °C gefriert und im Kältemittelkreislauf sehr große Volumenströme braucht, bleibt es auf Sonderanlagen für Kaltwasser oberhalb des Gefrierpunkts beschränkt.
Auswahl
Es gibt kein bestes natürliches Kältemittel, sondern eines, das zur Anlage passt. Drei Fragen entscheiden fast immer.
Für Tiefkühlung, Wärmerückgewinnung und Wärmepumpen mit hohen Vorlauftemperaturen ist CO₂ stark. Für Kaltwasser zwischen etwa 6 und 12 °C, wie es Rechenzentren und Klimatisierung brauchen, arbeiten Kaltwassersätze mit Propan oder Ammoniak sehr effizient.
Bei sehr großen Kälteleistungen in Produktion und Logistik ist Ammoniak wegen seines Wirkungsgrads seit Jahrzehnten erste Wahl. Im kleinen und mittleren Bereich setzen sich Propan-Kaltwassersätze durch, weil sie kompakt sind und mit kleinen Füllmengen auskommen.
Brennbare und giftige Kältemittel brauchen einen geeigneten Aufstellort: im Freien, auf dem Dach oder in einem eigenen Maschinenraum. Muss die Anlage mitten im Gebäude stehen, ist CO₂ oft die einfachere Lösung.
Aus der Praxis: Im Rechenzentrum von NorthC in München arbeitet die Kälteerzeugung mit Propan (R290), 1,0 MW Kälteleistung bei voller Redundanz. Zum Projekt
Sicherheit
Natürliche Kältemittel sind seit Jahrzehnten im Einsatz. Sicher sind sie, wenn Anlage und Aufstellort zum Stoff passen. Die Sicherheitsanforderungen regelt die DIN EN 378, je nach Giftigkeit, Brennbarkeit und Druck. Regelmäßige Wartung und Dichtheitsprüfung gehören bei allen dazu.
CO₂ ist weder brennbar noch giftig, verdrängt in großer Menge aber den Sauerstoff. In geschlossenen Räumen gehören deshalb Gaswarnanlage und Lüftung dazu. Die hohen Betriebsdrücke bestimmen die Auswahl aller Bauteile.
Ammoniak ist giftig, fällt aber durch seinen stechenden Geruch schon in sehr geringer Konzentration auf, lange bevor es gefährlich wird. Die Anlage steht in einem eigenen Maschinenraum oder im Freien, mit Gaswarnanlage, Notlüftung und möglichst kleiner Füllmenge.
Propan ist brennbar. Wie viel davon in die Anlage darf, hängt von Aufstellort und Raumgröße ab. Um die Anlage wird ein Schutzbereich festgelegt, in dem keine Zündquellen liegen dürfen.
Wie ein Sicherheitskonzept für Propan in der Praxis aussieht, zeigt unser Beitrag zu Propan (R290).
Die F-Gas-Verordnung der EU regelt fluorierte Treibhausgase. Sie reduziert die verfügbare Menge an teilfluorierten Kältemitteln (HFKW) schrittweise und beschränkt den Einsatz von Kältemitteln mit hohem GWP in neuen Anlagen. Für Betreiber bedeutet das: steigende Preise und sinkende Verfügbarkeit synthetischer Kältemittel – bei zunehmender Rechts- und Planungsunsicherheit.
Natürliche Kältemittel sind von dieser Verknappung nicht betroffen. Sie sichern den Anlagenbetrieb langfristig ab und machen Investitionen zukunftsfest – ein zentrales Argument bereits in der Planungsphase. Welche Anwendungen heute schon mit natürlichen Kältemitteln laufen, zeigt das Umweltbundesamt.
Häufig gefragt: R32 ist kein natürliches Kältemittel. Es ist ein synthetisches, teilfluoriertes Kältemittel (HFKW) und fällt damit unter die F-Gas-Verordnung. Sein Treibhauspotenzial ist deutlich niedriger als das älterer Kältemittel wie R410A, aber um ein Vielfaches höher als das von CO₂, Ammoniak oder Propan. Für bestimmte neue Anlagen schränkt die Verordnung den Einsatz solcher Kältemittel schrittweise ein.
Auf einen Blick
Sehr niedriges bis kein Treibhauspotenzial – ein direkter Beitrag zur CO₂-Reduktion.
Unabhängig von der F-Gas-Verknappung – langfristige Verfügbarkeit und Investitionssicherheit.
Exzellente thermodynamische Eigenschaften – niedriger Energieverbrauch und gute Wärmerückgewinnung.
Seit Jahrzehnten erprobte Technologie – mit dem passenden Sicherheitskonzept zuverlässig im Einsatz.
Und die Nachteile? Jedes natürliche Kältemittel stellt eigene Anforderungen: Propan ist brennbar, Ammoniak giftig, CO₂ arbeitet mit sehr hohen Drücken. Dazu kommen oft höhere Anschaffungskosten für Sicherheitstechnik und Bauteile. Mit Planung, passendem Aufstellort und Sicherheitstechnik sind diese Punkte beherrschbar.
Eine Anlage für synthetische Kältemittel lässt sich in aller Regel nicht einfach mit einem natürlichen Kältemittel befüllen. Der Kältemittelkreislauf ist auf andere Drücke, Werkstoffe und Sicherheitsanforderungen ausgelegt. Der Umstieg gelingt über die Erneuerung der Kälteerzeugung, oft schrittweise und im laufenden Betrieb.
Modernisierung von Kälteanlagen · Kälteanlage im Rechenzentrum modernisieren
In der Kältetechnik sind vor allem CO₂ (R744), Ammoniak (R717) und Propan (R290) im Einsatz. Dazu kommen Isobutan (R600a) in kleinen Geräten wie Kühlschränken sowie Wasser (R718) und Luft (R729) in Sonderanwendungen.
Natürliche Kältemittel kommen in der Natur vor, synthetische werden chemisch hergestellt. Die meisten synthetischen Kältemittel sind fluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW/HFKW) mit teils hohem Treibhauspotenzial. Ältere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) haben zudem die Ozonschicht geschädigt und sind seit Langem verboten.
Ja. Das Kältemittel R290 ist Propan, ein Kohlenwasserstoff, der auch in Erdgas vorkommt. Sein Treibhauspotenzial liegt bei 0,02.
Industrielle Wärmepumpen arbeiten häufig mit Ammoniak, CO₂ oder Propan. Welches passt, hängt vor allem von der benötigten Vorlauftemperatur und der Leistung ab.
Nein. R32 ist ein synthetisches, teilfluoriertes Kältemittel und unterliegt der F-Gas-Verordnung.
Ammoniak hat ein Treibhauspotenzial von 0 und baut kein Ozon ab.
In der Anschaffung kostet die Anlage oft mehr, weil Sicherheitstechnik und Bauteile auf das Kältemittel abgestimmt sein müssen. Im Betrieb gleichen hohe Effizienz und stabile Kältemittelpreise das häufig aus.
KSI Kältetechnik plant, baut und wartet industrielle Kälteanlagen mit natürlichen Kältemitteln – von der energetischen Konzeption über den Anlagenbau bis zum 24/7-Service.
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