Сучасні тенденції і напрямки розвитку глобального ринку холодоагентів

Розробка нових холодоагентів

Тоді як регіональні зусилля висвітлюють прогрес і проблеми, пов’язані з управлінням емісіями гідрофторвуглецю, як повідомлялося раніше, вирішення проблеми впливу холодоагентів на навколишнє середовище також вимагає значного прогресу в їх формулюванні. Розробка нових холодоагентів стала важливою сферою інновацій, зосередженою на зниженні показників Потенціалу Глобального Потепління GWP, підвищенні безпеки та забезпеченні сумісності з існуючими системами.

Останні досягнення в області холодоагентів зосереджені на збалансованості продуктивності, безпеки та впливу на навколишнє середовище.

Охолодження супермаркетів

В централізованих системах охолодження дедалі частіше використовується робочі рідини R448A з показником GWP = 1387, R449A з GWP = 1397, R463A з GWP = 1494 і CO2 з GWP = 1, підкреслюючи енергоефективність завдяки двоступеневому стисненню або каскадним циклам CO2.

Європейські супермаркети широко використовують системи на базі CO2 через їх високу ефективність і регуляторні стимули. Крім того, нові суміші гідрофторолефінів, такі як R455A, слабозаймистий і менш токсичний (категорія A2L) холодоагент з показником  GWP = 146, і R471A з GWP = 144, були введені як передові альтернативи.

За авторства Noboru Kagawa, Університет Waseda

Промислові системи

Промислові системи, що використовують аміак, слабозаймистий і високотоксичний (категорія B2L) холодоагент з нульовим показником Потенціалу Глобального Потепління GWP, і аміак/CO2, набувають все більшої популярності на підприємствах харчової та хімічної обробки, а підвищення безпеки усуває традиційні проблеми щодо токсичності аміаку.

Чиллери

У сегменті чиллерів, гідрофторолефіни з низьким показником Потенціалу Глобального Потепління GWP, такі як R1233zd(E) з GWP = 1 і R1234ze(E), холодоагент категорії A2L з GWP = 7, замінюють традиційні холодоагенти, такі як R134a з GWP = 1430, пропонуючи покращену енергоефективність і відповідність екологічним нормам.

Невеликі і транспортні системи опалення та охолодження

У побутовому секторі кондиціювання повітря прискорюється перехід на слабозаймисті холодоагенти, такі як R32 з показником GWP = 675, хоча занепокоєння щодо рівнів GWP і безпеки залишаються. Для транспортних і невеликих систем, включаючи водонагрівачі, пропан (R290), легкозаймистий (категорія A3) холодоагент набирає популярності через його низький показник GWP < 3, хоча необхідні суворі заходи безпеки.

В транспортних системах кондиціювання повітря все частіше використовується холодоагент R1234yf категорії A2L з GWP = 4. Для автобусів і поїздів досліджуються такі альтернативи, як R513A з GWP = 630 і CO2. Холодоагент R290 також розглядається для деяких застосувань. Інноваційні холодоагенти, такі як R474A категорії A2L і з GWP = 3, спеціально розроблений для електромобілів, а також R474B категорії A2L і з GWP = 3, знаходяться в стадії розробки для задоволення унікальних вимог до опалення та охолодження в цьому секторі.

Холодоагент R452A з GWP = 1945 використовується для рефрижераторів і контейнерів. В Японії існують плани використовувати R455A для холодильних систем на рибальських човнах.

Цінові тенденції та вплив на ринок

Розглянувши коливання цін на ключові холодоагенти в Європі, тенденції цін, наприклад, в Румунії проілюстровано на мал. 2. Ціни на холодоагенти з високим показником GWP, такі як R404A з GWP = 3920 і R410A з GWP = 2090, продовжили підвищуватися через регуляторний тиск. Вартість гідрофторолефінових холодоагентів, хоча й висока, відображає зростаючий попит на екологічні варіанти.

Зростання вартості холодоагентів непропорційно вплинуло на невеликі підприємства, заохочуючи прийняття альтернативних стратегій використання холодоагентів. В Японії стабільність ринку пояснюється ефективним відновленням холодоагентів у відповідності до законів про переробку, що контрастує з різкішою волатильністю цін, яка спостерігається в Європі та Сполучених Штатах.

Відновлені холодоагенти стали важливим компонентом ринку, особливо для цілей технічного обслуговування. Наприклад, ціна на альтернативи R22 в країнах Європейської Унії, такі як R417A з GWP = 2350 і R422D з GWP = 2730, зросла через високий попит на заміну R22, що підкреслює важливість ефективних систем відновлення. Подібним чином відновлений R22 стає дорожчим у Сполучених Штатах: він у чотири рази дорожчий за R410A та вдвічі дорожчий за R422D.

Вирішення проблеми перфторалкільних і поліфторалкільних речовин PFAS

Мінливий ціновий ландшафт підкреслює вплив регуляторних заходів і динаміки ринку на впровадження холодоагентів. Однак ще одним ключовим фактором, який визначає майбутнє галузі, є дедалі більша увага до перфторалкільних і поліфторалкільних речовин PFAS, які підпадають під все більш жорсткі регуляторні заходи.

Комітети з Оцінки Ризиків RAC і Соціально-Економічного Аналізу SEAC Європейської Хімічної Агенції ECHA оцінюють пропозиції про поетапну відмову від речовин PFAS до 2025 року. Речовини PFAS, що включають певні гідрофторолефіни та суміші гідрофторвуглеців/гідрофторолефінів, знаходяться під пильною увагою через їх персистентність і потенційний вплив на здоров’я людей. У всьому світі очікуються нормативні зміни, які вплинуть на майбутнє виробництва холодоагентів. У листопаді 2024 року агенція ECHA та п’ять європейських країн опублікували оновлену інформацію щодо обмеження речовин PFAS.

Виробники інтенсифікують дослідження альтернатив, що відповідають майбутнім нормам щодо речовин PFAS. Очікується, що спільні зусилля між Європейською Унією і лідерами галузі прискорять розробку холодоагентів без речовин PFAS.

Висновок

Глобальна галузь кондиціювання повітря та охолодження перебуває на критичному етапі, стикаючись з проблемами, пов’язаними з скороченням викидів парникових газів при одночасному забезпеченні безпеки та ефективності. Для досягнення амбітних цілей, визначених міжнародними угодами та правилами, галузь має визначити пріоритети:

• Розробка та впровадження холодоагентів з низьким показником GWP.
• Впровадження ефективних систем відновлення холодоагентів.
• Встановлення принципів циклічного управління холодоагентами.

Інноваційні технології, такі як автоматичне виявлення витоків за допомогою Інтернету речей IoT і штучного інтелекту AI, а також холодоагенти наступного покоління, включаючи природні та гідрофторолефінові холодоагенти, пропонують багатообіцяючі рішення. Спільні зусилля між галузями промисловості, урядами та дослідницькими установами, а також міжнародні зусилля мають важливе значення для проходження цієї трансформаційної фази. Завдяки незмінній прихильності цій ідеї збоку як розвинутих країн, так і країн, що розвиваються, галузь може досягти своїх подвійних цілей щодо екологічної стійкості та технологічного прогресу.

У відповідь на проблеми глобального потепління багато країн у всьому світі прагнуть створити суспільство з нейтральними викидами вуглецю до 2050 року. Для холодоагентів це буде досягнуто шляхом використання природних холодоагентів або гідрофторолефінових робочих рідин. Природні холодоагенти не підходять для всіх застосувань через проблеми безпеки та ефективності обладнання.

Для усунення цієї перепони, розробляються гідрофторолефінові холодоагенти, такі як R1234yf, R1234ze(E), R1233zd(E), R1336mzz(E) з показником GWP = 18, R1336mzz(Z) з GWP = 2 і R1132(E) категорії A2L з показником GWP менше 1.

Однак, залежно від застосування, продуктивність не обов’язково може бути досягнута одним холодоагентом, а також певні гідрофторолефіни мають проблеми стабільності, токсичності та займистості. Таким чином, можна використовувати гідрофторолефінові суміші, такі як R474A і R474B, а також суміші R1132 (E) і R1234yf категорії A2L.

Як і у випадку із звичайними холодоагентами, для зменшення навантаження речовин PFAS на навколишнє середовище необхідно максимально зменшити викиди гідрофторолефінів в атмосферу, активізувати заходи для зниження витоків холодоагенту підчас використання обладнання, а також забезпечити повне відновлення холодоагентів при утилізації обладнання. Необхідність вищезгаданих кроків також залишатиметься актуальною і в майбутньому.

Оскільки час має важливе значення, об’єднані глобальні зусилля матимуть вирішальне значення для досягнення цих трансформаційних цілей.