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Alternative agli HFC nella refrigerazione e condizionamento
A d G B b G ll F d i M i i G b i ll RAndrea Gagna, Barbara Gonella, Federica Moricci, Gabriella Rago
Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del MareRoma 17 novembre 2016
F-GAS – Attività dell’ISPRA
1. Inventario Nazionale dei Gas Serra – Convenzione UNFCCCCambiamenti Climatici e Protocollo di Kyoto.
2. Raccolta ed elaborazione dei dati della Dichiarazione F-Gas ai sensidell’art. 16 del DPR 43/2012 (Regolamenti Europei – vecchioRegolamento 842/2006 e Regolamento UE 517/2014).g / g / )
3. Accordo di Collaborazione con il MATTM – Direzione Generaleper lo sviluppo sostenibile, per il danno ambientale e per i rapporticon l’Unione europea e gli organismi internazionali per larealizzazione di uno studio sulle alternative agli HFC
National F-gas emissions from 1990 to 2015
HFC emissions show a great increase mainly due to the develop of refrigeration
d i di i i
Gg CO2 eq. 1990 1995 2000 2005 2010 2015HFC 444.00 813.44 2,105 6,002 9,727 12,398
and air conditioning. PFC emissions are mainly due to primary
aluminium industry (1990-2012), which upgraded the technology of its plants in
PFC 2,906.86 1,450.33 1,388 1,940 1,520 1,638SF6 407.61 663.78 561 547 391 353NF3 ‐ ‐ 26 33 20 28
the early 90s. At present PFC emissions are due to by-product emissions from HCFC22/TFM production (intermediate step for the production of fluoropolymers F‐gases trend emissions and fluoroelastomers ) and semiconductor manufacturing
SF6 emissions are mainly due to electrical equipment installations; however from 12.000,00
14.000,00
16.000,00
q p ;1990 to 1995 also SF6 emissions from the production of the gas were relevant due an old configuration plant.
NF3 emissions are from semiconductor 6.000,00
8.000,00
10.000,00
Gg CO
2 eq
. NF3
SF6
PFCNF3 emissions are from semiconductor
manufacturing
0 00
2.000,00
4.000,00
G
HFC
0,00
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
HFC emissions
1990
HFC emissions are only from Chemical Industry (fugitive emissionsy y ( gfrom the production HCFC22)
2015
HFC emissions from product uses as substitutes of ozone depletingsubstances account for 99.9%; specifically, in the framework ofsubstitute of ODS, HFC emissions from refrigeration and airconditioning account for 89.1% (63% is the contribute of HFC emissionsg (from commercial refrigeration).
Total HFC emissions in 2015 HFC from product uses as substitutes of ODSMetal industry 0.03%Electronics industry 0.07%Product uses as substitutes of ODS 99.89%
HFC from product uses as substitutes of ODS
HFC from refrigeration and air conditioning 89.12%
HFC from commercial refrigeration 63.03%
Proiezioni emissioni F-Gas
Mt CO2 equivalent1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
2.B Chemical industry2.B.9 Fluorochemical Production PFC 0.932 1.041 0.991 1.547 1.301 1.478 1.478 1.478 1.478 1.478
HFC 0.444 0.549 0.026 0.024 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000SF6 0.114 0.114 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.C Metal Industry2.C.3 Aluminium Production PFC 1.975 0.350 0.231 0.212 0.099 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0002 C 4 Magnesium Production SF6 0 000 0 000 0 164 0 081 0 017 0 000 0 000 0 000 0 000 0 0002.C.4 Magnesium Production SF6 0.000 0.000 0.164 0.081 0.017 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
HFC 0.000 0.000 0.000 0.000 0.002 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
2.E Electronics Industry2.E.1 Integrated Circuit or Semiconductor PFC 0.000 0.059 0.166 0.180 0.121 0.160 0.160 0.160 0.160 0.160
HFC 0.000 0.000 0.007 0.007 0.011 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009SSF6 0.000 0.000 0.020 0.057 0.031 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038NF3 0.000 0.000 0.026 0.033 0.020 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028
2.F Product Uses as Substitutes for ODS2.F.1 Refrigeration and Air conditioning HFC 0.000 0.265 1.861 5.210 8.556 11.038 10.559 8.450 6.338 4.7672.F.2 Foam Blowing Agents HFC 0.000 0.000 0.071 0.402 0.542 0.647 0.618 0.525 0.456 0.4102 F 3 Fire 2.F.3 Fire
Protection HFC 0.000 0.000 0.022 0.094 0.182 0.250 0.275 0.255 0.224 0.1962.F.4 Aerosols HFC 0.000 0.000 0.119 0.264 0.433 0.450 0.286 0.286 0.286 0.286
2.G Other Product Manufacture and Use2.G.1 Electrical Equipment SF6 0.204 0.460 0.287 0.304 0.309 0.227 0.197 0.200 0.000 0.2052 G 2 b 2.G.2.b
Accelerators SF6 0.090 0.090 0.090 0.105 0.034 0.087 0.085 0.085 0.085 0.085
TotalPFC 2.907 1.450 1.388 1.940 1.520 1.638 1.638 0.160 0.160 0.160TotalHFC 0.444 0.813 2.105 6.002 9.727 12.398 11.752 9.530 7.317 5.672TotalSF6 0.408 0.664 0.561 0.547 0.391 0.353 0.320 0.323 0.123 0.328TotalSF6 0.408 0.664 0.561 0.547 0.391 0.353 0.320 0.323 0.123 0.328TotalNF3 0.000 0.000 0.026 0.033 0.020 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028
Regolamento UE 517/2014
•Restrizione all’immissione in commercio di prodotti e apparecchiature (Allegato III) e controllo dell’uso
Divieto di utilizzo di F-Gas con un valore di GWP particolarmente elevato, per impianti nuovi e per
i l i li i iparticolari applicazioni.
Divieto di utilizzo di F-Gas con un valore di GWP> 2500 in manutenzione (ad eccezione degli impianti a bassa
i di )
•Controllo di produzione, importazione e commercializzazione dei prodotti sulla base delle quantità GWP equivalenti con riduzione
carica di gas).
prodotti sulla base delle quantità GWP equivalenti, con riduzione progressiva del 79% a partire dal 2015, fino a raggiungere un livello del 21% previsto per il 2030
•Rafforzamento e ampliamento per ciò che riguarda la formazione e certificazione, l’etichettatura, il controllo delle perdite e il recupero degli F-Gas.
Proiezioni consumi refrigeranti - RIVOIRA
Gli effetti del Regolamento UE 517/2014
Gli effetti del Regolamento UE 517/2014
R404A è il più usato nella refrigerazione commerciale (R507A) e quindi sarà tra i primi d lad essere sostituito: il settore
della refrigerazione commerciale quindi è molto coinvolto
Refrigeranti naturali
Idrocarburi Refrigeranti naturali GWP Infiammabilità
HC‐170 Ethane 6 3
HC 290 P 3 3
IdrocarburiBuone proprietà termodinamiche ma altainfiammabilità. Le applicazioni maggiormente realizzate sono nel campo della refrigerazione
HC‐290 Propane 3 3
HC‐600 Butane 4 3
HC‐600a Isobutene 3 3
gcommerciale, nei processi di trattamento e conservazione degli alimenti, nei condizionatori d'aria e nelle pompe di calore.
R‐601 Pentane 5 3
R‐601a Pentane 5 3
Anidride CarbonicaLe proprietà termodinamiche le permettono di ottenere elevate efficienze sia nella bassa
HC‐1270 Propylene 2 3
HC‐1150 Ethylene 4 3
HC‐50 Methane 25 3
temperatura (refrigerazione di banchi frigo), che nell'alta temperatura (pompe di calore per acqua calda sanitaria). Il problema sono le elevate pressioni di lavoro HC 50 Methane 25 3
R‐744 CO2 1 1
R‐717 Ammonia 0 2L
pressioni di lavoro.
AmmoniacaBuone proprietà termodinamiche ma alta
R‐718 Water 0 1
… … … …
tossicità e moderata infiammabilità. Molto usata nella refrigerazione industriale.
Categorie di infiammabilità (ISO 817 e ISO 5150)3= ad alta infiammabilità; 2= infiammabile; 2L= a bassa infiammabilità; 1= non infiammabile
Refrigeranti naturali
Refrigeranti naturali GWP Infiammabilità
HC‐170 Ethane 6 3
HC 290 P 3 3HC‐290 Propane 3 3
HC‐600 Butane 4 3
HC‐600a Isobutene 3 3I Refrigeranti «naturali»
i tt R‐601 Pentane 5 3
R‐601a Pentane 5 3
avranno un impatto importante sulle nuove installazioni, ma non
HC‐1270 Propylene 2 3
HC‐1150 Ethylene 4 3
HC‐50 Methane 25 3
potranno da soli soddisfare tutte le esigenze del mercato
HC 50 Methane 25 3
R‐744 CO2 1 1
R‐717 Ammonia 0 2L
R‐718 Water 0 1
… … … …
Categorie di infiammabilità (ISO 817 e ISO 5150)3= ad alta infiammabilità; 2= infiammabile; 2L= a bassa infiammabilità; 1= non infiammabile
Refrigeranti Naturali
I Refrigeranti «naturali» avranno un impatto importante sulle nuove installazioni, I Refrigeranti «naturali» avranno un impatto importante sulle nuove installazioni, ma non potranno da soli soddisfare tutte le esigenze del mercato
Refrigeranti sintetici a basso GWP - Puri
Le idrofluoroolefine (HFO 1234) costituiscono i Le idrofluoroolefine (HFO-1234) costituiscono i cosiddetti refrigeranti di 4a generazione.Offrono promesse interessanti per ciò che concerne l’efficienza energetica (ma ancora in
HFO GWP Flammability
HFO‐1233zd 5 1
fg
fase di studio) e l’impatto ambientale, ma sono moderatamente infiammabili.
HFO 1234yf
HFO‐1234yf 4 2L
HFO‐1234ze 7 2L
HFO‐1336mzz 9 1HFO-1234yfÈ ormai la soluzione prescelta dai principali costruttori di autoveicoli, per la sostituzione del R-134a nella climatizzazione delle auto (FIAT).
Categorie di infiammabilità (ISO 817 e ISO 5150)3= ad alta infiammabilità; 2= infiammabile; 2L= a bassa infiammabilità; 1= non infiammabile
HFO-1234zeÈ un isomero non infiammabile (a T ambiente) del YF ed e’ un buon sostituto del R134a per
bassa infiammabilità; 1 non infiammabile
del YF, ed e un buon sostituto del R134a per applicazioni di refrigerazione a temperature positive (vetrine, cabinets, vending machine) e per chiller industriali.
HFO-1233zd e HFO-1336mzzblowing agents
Refrigeranti sintetici a basso GWP - Miscele
•Numerose miscele con GWP non elevato ma Refrigerante GWP Sostituisce Applicazioni
R-513A 631 R-134aRefrigerazione TN e A/C
R f i i di
•Numerose miscele con GWP non elevato ma comunque > 150, che vengono continuamente immesse sul mercato.
R-449A 1397 R-404a e R-507Refrigerazione a media e bassa temperatura
R-452A 2141 R-404a e R-507Trasporti refrigerati e refrigerazione bassa temperatura
•Possono costituire una soluzione nel medio periodo (DROP-IN).
temperatura
R-450A 547 R-134aRefrigerazione TN e A/C
R-448A 1273 R-404a e R-507Refrigerazione a media b t t
•Problemi di manutenzione ed efficienza rispetto alle sostanze pure soprattutto in quei sistemi dove le perdite costituiscono e bassa temperatura
R-454A 239 R-404aRefrigeratori BT non ermetici
R 454B 460 R 410aSostituzione R-410A in
q puna quota rilevante della carica del refrigerante.
R-454B 460 R-410asistemi A/C
R-454C 148 R-22, R-404aPiccoli refrigeratori eretici a media e bassa temperatura
R-444B 295 R-22Refrigerazione TN e A/C
R-452B 698 R-410aSostituzione R-410A in sistemi A/C
R-455A <150 R-22, R-404aPiccoli refrigeratori eretici a media e bassa temperatura
Refrigeranti sintetici a basso GWP - Miscele
Refrigerante GWP Sostituisce Applicazioni
R-513A 631 R-134aRefrigerazione TN e A/C
R f i i di R-449A 1397 R-404a e R-507
Refrigerazione a media e bassa temperatura
R-452A 2141 R-404a e R-507Trasporti refrigerati e refrigerazione bassa temperatura
Gli HFO e le Miscele di HFO rappresentano la soluzione temperatura
R-450A 547 R-134aRefrigerazione TN e A/C
R-448A 1273 R-404a e R-507Refrigerazione a media b t t
rappresentano la soluzione ideale per il retrofit degli impianti esistenti e per le molte applicazioni nelle e bassa temperatura
R-454A 239 R-404aRefrigeratori BT non ermetici
R 454B 460 R 410aSostituzione R-410A in
molte applicazioni nelle quali i gas ‘naturali’, per problemi tecnologici, di sicure a ed efficien a R-454B 460 R-410a
sistemi A/C
R-454C 148 R-22, R-404aPiccoli refrigeratori eretici a media e bassa temperatura
sicurezza ed efficienza energetica, non sono ritenuti una soluzione praticabile.
R-444B 295 R-22Refrigerazione TN e A/C
R-452B 698 R-410aSostituzione R-410A in sistemi A/C
R-455A <150 R-22, R-404aPiccoli refrigeratori eretici a media e bassa temperatura
Refrigerazione commerciale in Italia - GDO
2012 2013 2014 2015
Non alimentari 691.440 689.457 687.915 689.601
Alimentari 255.020 256.052 255.404 255.815Alimentari 255.020 256.052 255.404 255.815
negozi tradizionali 189.238 191.203 191.540 192.737
ambulanti 36.878 36.617 36.196 36.001
distribuzione moderna 28.904 28.232 27.668 27.077Totale esercizi commerciali 946.460 945.509 943.319 945.416 Federdistribuzione, 2016
Punti vendita della GDO e sostanze refrigeranti in Italia
Refrigerazione commercialeRefrigerazione commerciale
Esercizi con impianti –HFC :
~17.000 cariche > 3kg
255.000 esercizi commerciali -
g~198.000 cariche < 3kg
“alimentare” (Federdistribuzione, 2015)
Esercizi con impianti –HC ~23 500HC ~23.500 (SHECCO, 2016)
Esercizi con impianti –pCO2 ~200 (SHECCO, 2016)
Fine vita refrigeranti: smaltimento e rigenerazione
l d fl d bbl ( 8 d l l /20 )•Il Recupero dei gas fluorurati diventa obbligatorio (art. 8 del Regolamento UE 517/2014).
•Il Recupero e quindi la Rigenerazione dei refrigeranti HFC presenti negli impianti, rappresenteranno una preziosa fonte di prodotto “Rigenerato”, che sarà utilizzato per la rappresenteranno una preziosa fonte di prodotto Rigenerato , che sarà utilizzato per la manutenzione dei sistemi esistenti.
Fine vita refrigeranti: smaltimento e rigenerazione
l d fl d bbl ( 8 d l l /20•Il Recupero dei gas fluorurati diventa obbligatorio (art. 8 del Regolamento UE 517/2014.
•Il Recupero e quindi la Rigenerazione dei refrigeranti HFC presenti negli impianti, rappresenteranno una preziosa fonte di prodotto “Rigenerato”, che sarà utilizzato per la rappresenteranno una preziosa fonte di prodotto Rigenerato , che sarà utilizzato per la manutenzione dei sistemi esistenti.
Pochi dati sul ‘fine vita’
•A fine vita la maggioranza degli apparecchi “Freddo+Clima” diventano RAEE da gestire secondo quanto previsto dalla normativa vigente.
•Il Rapporto annuale del Centro di Coordinamento RAEE per il 2015: raccolte oltre 70.000 tonnellate nel raggruppamento “R1” (Freddo&Clima) MA nessun dato relativo alle sostanze refrigeranti estratte dalle apparecchiature;sostanze refrigeranti estratte dalle apparecchiature;Quali numeri, se disponibili?Quale destino? Rigenerazione?
I f i i i l i fi i d i f i i ( i i d i ) •Informazioni circa la gestione a fine vita dei refrigeranti (stima su quantità e destino) possono essere recuperate anche dalla banca dati dei MUD con riferimento ai codici CER relativi a rifiuti pericolosi contenenti anche, ma non solo, gli HFC:14 06 01*14 06 0116 03 11*
Cosa accadrà da qui al 2030?
Considerazioni finaliq
•Le quantità di refrigeranti rimarranno sostanzialmente costanti, ma cambieranno i refrigeranti utilizzati.g
•Grazie ai nuovi refrigeranti, il GWP medio, che ad oggi è molto alto (2000) diminuirà fino ad arrivare ad un valore di 400.
•Probabilmente la refrigerazione in Italia continuerà ad utilizzare ancora gli HFC nei vecchi impianti ma gli impianti con HFC ad elevato GWP (R-404A, R-507) verranno retrofittati con refrigeranti a più basso GWP.
•Impianti a CO2 in crescita.
•Crescita più limitata per impianti a HC e NH3 (NH3 solo nella refrigerazione industriale).
•Forte crescita di HFC rigenerati se si superano alcune criticità: costi elevati legati soprattutto al trasporto del gas e qualità del gas rigenerato.
