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Sustainable Cooling

  • Projektteam:

    Tobias Jetzke (Projektleitung), Lia Meißner

  • Themenfeld:

    Energie und Umwelt

  • Themeninitiative:

    Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung

  • Analyseansatz:

    TA-Kurzstudie

  • Starttermin:

    2021

  • Endtermin:

    2022

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Thematischer Hintergrund

Bereits heute verursachen konventionelle Kühlgeräte (z. B. Kühlschränke, Raumklimageräte, Kältemaschinen für die Industrie) 10 % der Treibhausgasemissionen weltweit. Dies entspricht mehr als dem Doppelten der Emissionen aus dem gesamten Luft- und Seeverkehr. Infolge der Erderwärmung und der mit ihr einhergehenden Extremwetterereignisse wie Hitzewellen und dies in Verbindung mit der Zunahme der Weltbevölkerung sowie wachsender Urbanisierung könnten sich die Emissionen aus Kühlung bis zum Jahr 2030 verdoppeln und bis zum Jahr 2100 verdreifachen, wenn weiterhin auf konventionelle Weise gekühlt würde.

Es besteht die Gefahr sich gegenseitig bedingender bzw. verstärkender Effekte: Kühlung verschärft die Erderwärmung, indem die für sie notwendige Elektrizität im Wesentlichen immer noch aus fossilen Brennstoffen erzeugt wird, was zusätzliche Kohlenstoffdioxid (CO2)-Emissionen verursacht. Zudem können, in Abhängigkeit der Kühltechnologie, Kältemittel wie fluorierte Treibhausgase (F-Gase) aus den Kühlsystemen entweichen, deren Klimaschädlichkeit 100- bis 24.000-mal größer ist als die von CO2. Gleichzeitig fördert die sich verschärfende Erderwärmung wiederum die Nachfrage nach Kühlung, zunehmend auch in privaten Haushalten. Die fortschreitende Klimaerwärmung und die damit verbundene Häufung von Hitzeextremen und Hitzeperioden bergen bereits heute und mit zunehmender Tendenz Risiken für das körperliche Wohlbefinden und die Gesundheit. Hauptbetroffene sind ältere Menschen, chronisch Kranke, Schwangere und Kleinkinder. Derzeit leben ca. 1 Mrd. Menschen in den 54 von Hitze am stärksten betroffenen Ländern in Armut und ohne oder mit nur geringen Zugangsmöglichkeiten zu Kühlung. Eine jüngst veröffentlichte Studie kommt zu dem Schluss, dass in Abhängigkeit von der tatsächlichen Erderwärmung und dem Bevölkerungswachstum zwischen 1 und 3 Mrd. Menschen in Gebieten mit einer mittleren Jahrestemperatur von über 29 °C leben müssten.

Dass die Folgen der globalen Erderhitzung bereits in Deutschland spürbar sind, zeigt der zweite Monitoringbericht zur Klimafolgenanpassung der Bundesregierung. Seit Beginn der Klimaaufzeichnung im Jahr 1881 hat sich die mittlere Lufttemperatur hierzulande bis 2018 um 1,5 °C erhöht. Dieser Wert übertrifft den mittleren globalen Temperaturanstieg im gleichen Zeitraum um 0,5 °C. Die Erhöhung der Jahresmitteltemperatur ging in Deutschland mit einem deutlichen Anstieg von Hitzetagen mit einer Höchsttemperatur von mindestens 30 °C einher.

Für eine nachhaltigere, klimaverträglichere Kühlung kommen im Wesentlichen die folgenden Handlungsoptionen in Frage:

  • der Einsatz von effizienten und emissionsarmen Kühlungstechnologien,
  • die Ermöglichung des Zugangs zu diesen Technologien für breite Bevölkerungsschichten
  • sowie die Vermeidung von übermäßiger Erhitzung von Gebäuden und Innenstädten.

Nicht nur technologische Innovationen können einen Beitrag dazu leisten, weltweit nachhaltig zu kühlen, sondern auch innovative Ansätze z. B. in den Bereichen Stadt- und Raumplanung sowie Dienstleistungen.

Ziel und Vorgehensweise

Im Rahmen der Kurzstudie soll ein Überblick über solchen technologischen und sozialen Innovationen sowie Dienstleitungsinnovationen und neuartige Geschäftsmodelle gegeben werden, die auf die Entwicklung effizienter und emissionsarmer Kühlungstechnologien und -konzepte und die Ermöglichung des Zugangs zu diesen Technologien für breite Bevölkerungsschichten fokussieren.

Am Beispiel ausgewählter Technologien für die Kühlung von Gebäuden und städtischen Umgebungen, Dienstleistungs- und sozialen Innovationen (wie z. B. das CaaS-Modell – Cooling as a Service) sowie Kühlungsstrategien und -konzepten (z. B. aus der Stadt- und Raumplanung) sollen Vor- und Nachteile, mögliche Diffusionsbarrieren, Kosten und Nutzen sowie notwendige Voraussetzungen für eine Implementierung – hierunter fallen auch politische, soziale, ggf. kulturelle Rahmenbedingungen und Governance-Aspekte – vergleichend dargestellt werden.

Aufgrund der erheblichen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Relevanz auf nationaler wie auch auf globaler Ebene soll die Kurzstudie sowohl Anwendungsmöglichkeiten und -voraussetzungen in Deutschland als auch in Entwicklungsländern betrachten. Ein weiterer Analyseaspekt ist die Betrachtung der deutschen bzw. europäischen Innovations- und Unternehmenslandschaft, ihrer Marktposition und ihres Potenzials, mit z. B. Technologien, Dienstleistungsinnovationen oder neuartigen Strategien und Konzepten einen Beitrag zur nachhaltigen Kühlung in Deutschland und weltweit zu leisten.

Stand der Projektbearbeitung

Ausgangspunkt bildet das im Horizon-Scanning 2020 erarbeitete Themenkurzprofil Sustainable Cooling – nachhaltige Kühlung bei Hitze (PDF). Der Konsortialpartner VDI/VDE-IT hat mit der Bearbeitung der TA-Kurzstudie im Oktober 2021 begonnen.

Publikation zum Thema

Themenkurzprofil Nr. 43

Sustainable Cooling - nachhaltige Kühlung bei Hitze.
Ehrenberg-Silies, S.; Richter, S.
2021. Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB).