保護氣候:氫氟烴製冷劑將被淘汰?

2021-01-20 製冷快報

  英國《衛報》網站近日刊登文章稱,製冷系統中所使用的氫氟烴(HFCs)可能會拯救臭氧層,但卻不利於氣候。

  根據1987年生效的《蒙特婁議定書》規定,氯氟烴(CFCs)和氟氯烴 (HCFCs)等可消耗臭氧層的氣體將依次被強制性逐步淘汰。然而,作為替代品的氫氟烴對氣候變化具有同樣嚴重的負面影響。

  氫氟烴常被用做製冷劑和發泡劑,其可能造成的暖化效應與氟氯烴相當,是二氧化碳的幾百到幾千倍。

  除非採取行動,否則按照聯合國政府間氣候變化專家委員會(IPCC)的預測,到2015年,氫氟烴的排放量將從2002年的4億噸二氧化碳當量增長到12億噸。而環境調查署(EIA)預計,由於《蒙特婁議定書》締約國於2007年9月達成加速淘汰氟氯烴的協議,氫氟烴的排放量將遠遠高於IPCC的預測結果。

  車載移動空調設備是氫氟烴最大的排放源(根據美國環保署和環境與控制能源消耗署2002年的數據,佔氫氟烴排放總量的66%),其次是商業製冷設備、尤其是超市製冷設備的排放(23%),最後是零售企業和辦公室內空調系統的排放(6%)。

  車載空調

  歐盟2006年頒布移動空調系統指令(MAC directive),要求2011年後新出產的車型所配備的移動空調製冷系統,其全球變暖潛能值(GWP)不得超過150,到2017年這一指令將推廣到所有車型。自那時起,汽車製造商紛紛採取行動,尋找替代製冷劑。

  支持將二氧化碳技術應用於車載空調的二氧化碳解決方案聯盟提供的數據表明,全球汽車空調市場預計將達到145億美元。

  一方面,化工業巨頭杜邦公司和霍尼韋爾公司聯手開發出了新一代製冷劑HFO-1234yf。其賣點在於,它是一種接近HFC-134a製冷劑的替代產品,並且完全不需要更新現有的車載空調系統。

  另一方面,二氧化碳製冷劑要求在較高的壓力條件下運作,因此需要一套從零部件到加工工藝都全新的系統。新技術將給汽車製造商帶來額外的成本以及不必要的爭論。

  但二氧化碳製冷劑的廠商認為,一旦實現大規模生產,成本就會下降。開發出R744製冷劑的Obrist工程公司的執行長弗蘭克·沃爾夫(Frank Wolf)表示,按照一百萬輛汽車的生產規模計算,一套R744車載空調系統所增加的成本只有20歐元。而二氧化碳本身價格低廉,容易獲取。

  R744生產商聲稱,與HFO-1234yf不同,二氧化碳技術是經過驗證的、安全的、自然的、可持續發展的。綠色和平組織在寫給德國原始設備製造商的一封信中針對HFO-1234yf的可燃性提出了質疑,指出「1234yf將是一種替代品的聲明不僅是錯誤而且是危及生命的,其法律後果不可預測」。

  杜邦全球營銷經理坦納·埃伊爾梅茲(Taner Eryilmaz)說,HFO-1234yf是「溫和可燃的」。但他補充說,由汽車工程師協會國際合作研究項目負責的所有危險評估以及由原始設備製造商進行的額外測試都顯示,移動空調系統使用1234yf 製冷劑是安全的。

  隨著爭論甚囂塵上,汽車製造商遲遲不下訂單,結果很可能導致實施移動空調系統指令的2011年最後期限將被推延。

  冰箱

  沒有政治鬥爭的參與,商業冰箱和冷櫃工業在氣候友好型替代品方面進展迅速。

  在綠色和平組織和聯合國環境規劃署的支持下,可口可樂、麥當勞、聯合利華、嘉士伯、宜家和百事可樂等公司組成合作聯盟「天然冷媒」(Refrigerants, Naturally!),積極推動以天然的製冷劑取代氫氟烴製冷技術。

  空調

  相比之下,辦公室空調系統向氣候友好型替代製冷劑的轉換步伐一直較為緩慢。儘管也有一些碳氫化合物和氨製冷系統存在,可英國只有十幾個辦公樓使用。環境友好型空調供應商地球關愛產品公司的碳氫化合物製冷系統已經在一些公司和政府部門使用。一些已經在冰箱中使用天然製冷劑的超市也在詢問這些產品。

  但該公司的尼克·考克斯(Nick Cox)說,需要政策層面的舉措才能推動辦公室空調大範圍地更換氫氟烴製冷劑。

  淘汰是大勢所趨

  成本是最大的障礙。大部分公司僅僅只是採用新設備不含氫氟烴的解決方案,並沒有替換現有系統,這樣做的成本仍然很高。

  天然製冷劑本身的成本很低,有時候低於氫氟烴。但由於技術是新穎的,成本也就隨之增加,「天然冷媒」秘書處的丹尼爾·科爾波尼(Daniel Colbourne)說。他估計,銷售點的二氧化碳製冷設備價格將是氫氟烴設備的2倍。

  但考克斯說:「如果我們能夠達到(與現有大規模生產的系統)同等的產量,這種設備的成本就不會更高。這都是由產量決定的。」

  但成本並不是唯一的影響因素。「整個工業都需要改變。」瑪莎百貨的製冷技術專家鮑勃·亞瑟(Bob Arthur)說,「冷藏業需要在設備供應、優質培訓操作人員、了解替代品的應用等方面,支持替代品(市場的)暢通。」

  在全球醞釀出臺氫氟烴使用規章的背景下,不論替換氫氟烴是否存在挑戰性,各個公司都不敢無視。環境調查署呼籲在全球範圍所有領域內逐步淘汰氫氟烴的使用。它認為《蒙特婁議定書》是協調這項事務的一個很好的機制。

  歐巴馬政府最近表示將支持限制使用氫氟烴,有關氫氟烴的議題也在近期舉行的波恩氣候會議上被納入正式討論,環境調查署的菲昂紐艾拉·沃拉文斯(Fionnuala Walravens)因此認為,在全球範圍內淘汰氫氟烴是可能的。「過去6個月中發生了許多事情,看起來這可能成為一個政治現實。就氫氟烴達成某種協議將會哥本哈根(氣候大會)的一項積極成果。」

  天然製冷劑

  *二氧化碳 (R744)——發現氯氟烴之前的製冷劑,全球變暖潛能值為1,非消耗臭氧層物質,無毒,不易燃。二氧化碳工作的壓力條件高於氫氟烴,因此需要採用新的系統設計和組件。

  *碳氫化合物(異丁烷(R600a)和丙烷(R290))——其全球變暖潛能值可被忽視,非消耗臭氧層物質,無毒,易燃。美國和加拿大對這種易燃氣體的使用有所限制,但在歐洲、日本、俄羅斯和中國,有超過3億戶家庭的冰箱使用碳氫化合物作為製冷劑。受其易燃性決定,不太可能適用於超市冰櫃等大型設備。

  *氨——無全球變暖潛能值,非消耗臭氧層物質。這是一種危險物質,但卻安全地用於全球大型工業製冷設備,比如食品處理和建築樓宇空調系統。

  *氯氟烴和氟氯烴——蒙特婁議定書》中所規定的消耗臭氧層物質(同樣也是強效溫室氣體)。

  *氫氟烴——非臭氧層消耗物質,氯氟烴的替代品,但屬於《京都議定書》所規定的強效溫室氣體。其中被作為主要使用的HFC-134a製冷劑,其全球變暖潛能值達到1430,且時效長達百年。

  可口可樂公司計劃到2010年底安裝10萬臺利用二氧化碳作為製冷劑的冷飲機和販賣機。

  根據「天然冷媒」的計算數據,到2008年底,聯合利華已經有40萬臺使用碳氫化合物作為製冷劑的冷櫃,並計劃到2010年再增加一倍,使溫室氣體排放量每年減少8萬噸。

  冷飲機只是一個開始。用氣候友好型替代品來更換超市的冰箱和冰櫃所使用的製冷劑,將能夠減少更多排放。來自環境調查署的研究顯示,超市是英國最大的氫氟烴排放源。超市的溫室氣體排放量有大約1/4要歸結於製冷劑(以特易購為例,其2008/09年度所佔比例為20%)。環境調查署2008年夏季開展的一項調查發現,在英國7大連鎖超市中,沒有一家超市有超過4個分店在使用氫氟烴替代品。

  不過進步的跡象也存在。英國瑪莎百貨承諾從2010年起只安裝有利於氣候的二氧化碳製冷系統,同時它還在試驗一種全球變暖影響較低的新氫氟烴系統,如果成功的話,到2012年,現有的所有氫氟烴系統都將被取代。

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