Die CO2-Revolution: Trends in der Gewerbekälte verändern die Märkte in der EU und den USA

Von: Ilana Koegelenberg

 

Kohlendioxid (CO₂, R744) verändert die Gewerbekälte in wichtigen Märkten grundlegend und etabliert sich als zukunftssichere Lösung für Einzelhändler, die sich mit strengeren Vorschriften und wachsendem Umweltdruck auseinandersetzen müssen. Da die EU ehrgeizige Zeitpläne für den Ausstieg festlegt und einzelne US-Bundesstaaten strenge Anforderungen einführen, hat die Dynamik bei der Einführung von CO₂ einen entscheidenden Wendepunkt erreicht. Was treibt diesen Wandel in diesen beiden einflussreichen Märkten an?

 

Marktdynamik in den verschiedenen Regionen 

Die Einführung transkritischer CO₂-Systeme hat sich weltweit beschleunigt, insbesondere in der Gewerbekälte. Laut dem ATMOsphere-Marktbericht 2024 Natürliche Kältemittel: Stand der Branche gibt es in Europa inzwischen rund 90.700 Lebensmitteleinzelhandelsgeschäfte mit transkritischen CO₂-Systemen (Stand Dezember 2024). Dies entspricht einer Marktdurchdringung von 30 %, gegenüber 22,9 % im Jahr 2023. Dieses bemerkenswerte Wachstum umfasst 76.200 Geschäfte mit zentralisierten Systemen und 14.500 mit Verflüssigungssätzen. 

Auch Nordamerika verzeichnet ein explosives Wachstum, obwohl die Region von einer kleineren Ausgangsbasis startet. Die Zahl der Installationen stieg in der Region 2024 um 40 % auf 4.100 Geschäfte, davon 2.800 in den USA und 1.300 in Kanada. Laut dem Bericht von ATMOsphere erreichte die Marktdurchdringung in nordamerikanischen Supermärkten und Lebensmittelgeschäften 5,8 %, verglichen mit 4,1 % im Vorjahr.

 

Branchentrends und veränderte Marktdynamik 

Die Gewerbekälte in der EU und den USA entwickelt sich rasch weiter, da sich die Marktteilnehmer an regulatorischen Druck und Marktchancen anpassen. Welche wesentlichen Trends lassen sich erkennen?

• Dezentrale CO₂-Systeme gewinnen an Bedeutung

 

Andre Patenaude, Director of Solutions Strategy bei Copeland, hat eine deutliche Weiterentwicklung der Systemarchitekturen beobachtet. Zentralisierte CO₂-Boostersysteme waren in den USA traditionell die bevorzugte Lösung. In jüngster Zeit haben sich jedoch dezentrale CO₂-Architekturen als praktikable Option herausgebildet. „Diese Systeme mit geringerer Leistung verleihen dem Einsatz von CO₂ mehr Flexibilität und eignen sich daher ideal für kleinere Geschäfte oder größere Geschäfte, die die Skalierbarkeitsvorteile eines dezentralen Ansatzes nutzen möchten“, so Patenaude. 

Dezentrale CO₂-Systeme sind in Europa bereits weitverbreitet. Viele in der EU ansässige Hersteller errichten Produktionsstätten in den USA, was auf die zunehmende Dynamik dieses Trends hindeutet.

 

• Strategien für den Übergang auf dem US-Markt

Trotz eines späten Starts holt der US-Markt rasch auf. Giacomo Pisano, Sales Manager bei Dorin, weist auf die geografischen Unterschiede hin: „Die USA liegen beim Einsatz von CO₂ weit hinter Europa zurück, doch in einigen Gebieten ist das Wachstumstempo sehr hoch, insbesondere in Rechtsräumen mit strengen Vorschriften, wie etwa Kalifornien, wo CO₂ zu einer etablierten Lösung für die Kältetechnik in Supermärkten und die Industriekälte wird.“ 

Dieses rasche Wachstum spiegelt einen pragmatischen, vielschichtigen Ansatz bei der Einführung natürlicher Kältemittel wider. Laut Wynand Groenewald, President von Future Green Now, scheint sich der US-Markt auf Strategien zur Reduzierung der Füllmenge zu konzentrieren, um die eingesetzte Menge an HFKW-Kältemittel zu verringern. Er hat beobachtet, dass zahlreiche Unternehmen sekundäre CO₂-Systeme in bestehende HFKW-basierte Systeme integrieren, um die Kältemittelfüllmengen in bestehenden Geschäften zu reduzieren. 

Groenewald hat in den USA einen deutlichen Mentalitätswandel hin zu mehr Schulungen festgestellt. „Die Denkweise verändert sich eindeutig von ‚Müssen wir?‘ oder ‚Sollten wir?‘ hin zu ‚Wir tun es und müssen uns verbessern‘“, sagt er.

 

• Mehr Möglichkeiten für die Wärmerückgewinnung 

Aufgrund seiner einzigartigen thermodynamischen Eigenschaften eignet sich CO₂ besonders gut für Anwendungen zur Wärmerückgewinnung, da das Kältemittel naturgemäß bei höheren Temperaturen arbeitet als herkömmliche Kältemittel. Diese Eigenschaft ermöglicht eine effizientere Wärmeübertragung und die Rückgewinnung hochwertigerer Abwärme. 

Patenaude erläutert, dass die Wärmerückgewinnung in CO₂-Systemen immer beliebter wird und Möglichkeiten bietet, das Nachhaltigkeitspotenzial zu maximieren. Anstatt die Wärme an die Außenluft abzugeben, wird sie aufgefangen und für verschiedene Zwecke innerhalb einer Anlage genutzt, darunter die Warmwasserbereitung, Entfeuchtung, Beheizung von Bodenplatten, Vorwärmung für kältetechnische Prozesse oder sogar die Raumheizung.

 

• Technologische Innovationen treiben die Marktexpansion voran 

Hersteller investieren umfangreich in Forschung und Entwicklung (F&E), um die bisherigen Einschränkungen von CO₂-Systemen zu überwinden und die Technologie zugleich für weitere Marktsegmente zugänglich zu machen. Ein großer Teil dieser Innovationen konzentriert sich auf die Verdichtertechnologie, bei der Fortschritte sowohl größere Anwendungen als auch den Einsatz in kleineren Formaten ermöglichen. 

Marco Perri, R&D Manager und Environmental System Manager bei Frascold, stellt fest, dass in der Kältebranche Interesse an größeren Verdichtern mit höheren Leistungen besteht, während zugleich auch kleine Aggregate zunehmend interessant werden, insbesondere einzelne Verdichter, die sowohl im subkritischen als auch im transkritischen Betrieb arbeiten können. 

Die Hersteller reagieren darauf mit umfassenden F&E-Programmen, die das gesamte Leistungsspektrum abdecken. Frascold hat in die Entwicklung neuer CO₂ -Verdichtergrößen in mehreren Baureihen investiert, während sich Dorin insbesondere auf Aggregate mit geringerer Leistung konzentriert hat. Der kommende transkritische Scrollverdichter von Copeland mit dynamischer Dampfeinspritztechnologie verspricht unterdessen mehr Einfachheit, Effizienz und Leistung für dezentrale CO₂-Systeme und macht Strategien mit Parallelverdichtung überflüssig. 

Diese technologischen Fortschritte bauen Kostenbarrieren in den verschiedenen Anwendungen systematisch ab und erweitern die Einsatzmöglichkeiten von CO₂ deutlich über die traditionelle Kältetechnik hinaus. Mit zunehmender Reife der Technologie verbreitet sich CO₂ dank Innovationen wie dem neuen CO₂ VRV-System von Daikin inzwischen auch in Wärmepumpen, Kaltwassersätzen und sogar in der Klimatisierung.

 

EU-Vorschriften: umfassender Rahmen für den Ausstieg 

Die EU hat den weltweit ehrgeizigsten Rechtsrahmen für die Abschaffung fluorierter Gase geschaffen. Die überarbeitete EU-F-Gas-Verordnung trat am 11. März 2024 in Kraft und sieht bis 2050 ein vollständiges Verbot von F-Gasen vor. Dies hat den Übergang zu Lösungen mit natürlichen Kältemitteln wie CO₂ maßgeblich vorangetrieben. 

Wichtige Meilensteine:

• 2025: Verbot neuer steckerfertiger Kälteanlagen, die Kältemittel mit einem Global Warming Potential (GWP) ≥150 verwenden

• 2027: Kaltwassersätze mit einer Leistung bis 12 kW dürfen keine F-Gase mit GWP ≥150 verwenden; größere Kaltwassersätze sind auf GWP ≤750 begrenzt

• 2030: Anlagen für die Gewerbekälte, mit Ausnahme bestimmter Kaltwassersätze, dürfen keine F-Gase mit GWP ≥150 verwenden

• 2032: Vollständiges Verbot fluorierter Kältemittel in allen Kaltwassersätzen mit einer Leistung bis 12 kW

• 2050: Vollständiger Ausstieg aus F-Gasen

 

Die Verordnung legt außerdem Schulungsanforderungen für Techniker fest, die mit natürlichen Kältemitteln arbeiten, und verpflichtet die Mitgliedstaaten, innerhalb eines Jahres Zertifizierungsprogramme zu entwickeln.

 

Die EU-Verordnung stellt ausdrücklich einen Zusammenhang zwischen F-Gasen und PFAS (per- und polyfluorierten Stoffen) her und führt aus, dass einige fluorierte Treibhausgase „nachweislich oder vermutlich zu PFAS abgebaut werden“. 

Dieser Zusammenhang ist für neuere HFO-Kältemittel besonders bedeutsam, da sie zu Trifluoressigsäure (TFA) abgebaut werden können, einer PFAS-Verbindung, die in der Umwelt verbleibt. Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) prüft derzeit eine allgemeine PFAS-Beschränkung, die den Zeitplan für die Einführung natürlicher Kältemittel beschleunigen könnte.

 

US-Vorschriften: bundesweiter Rahmen mit Vorreiterrolle der Bundesstaaten 

In den USA gilt auf Bundesebene der 2020 verabschiedete American Innovation and Manufacturing (AIM) Act, der die EPA ermächtigt, die HFKW-Produktion schrittweise zu reduzieren und Ersatzstoffe zu regulieren. Einige Bundesstaaten gehen über diesen verbindlichen Zeitplan hinaus und setzen noch ambitioniertere Fristen um.

 

Bundesweiter Rahmen des AIM Act 

Die im Oktober 2023 endgültig verabschiedete Technology Transitions Rule zielt mit einer Reihe schrittweise in Kraft tretender Beschränkungen auf die Reduzierung von HFKW mit hohem GWP ab. Kältemittel mit einem GWP über 150 sind ab dem 1. Januar 2025 in vielen kältetechnischen Anwendungen verboten. Weitere Fristen für die Einhaltung reichen bis 2028 und schaffen einen stufenweisen Ansatz für die Abschaffung von HFKW.

 

Gesetzgebung auf Ebene der Bundesstaaten 

Der Bundesstaat New York verabschiedete im Dezember 2024 ehrgeizige HFKW-Vorschriften, die insbesondere GWP-Grenzwerte über einen Zeitraum von 20 Jahren anstelle der üblicheren Messung über 100 Jahre verwenden. Die GWP-Messung über 20 Jahre erfasst die unmittelbarere Erwärmungswirkung von Kältemitteln im Vergleich zum Zeitraum von 100 Jahren. Dadurch werden die Vorschriften strenger, da viele HFKW in ihren ersten beiden Jahrzehnten eine überproportional stärkere Erwärmungswirkung haben.

 

Zu den wichtigsten Bestimmungen gehören:

• Supermarktsysteme mit einer Kältemittelfüllkapazität von 50lbs (23kg) oder mehr: GWP20 > 580 ab 1. Januar 2026 verboten; GWP20 > 10 ab 1. Januar 2034 verboten

• Supermarktsysteme mit einer Kältemittelfüllkapazität von weniger als 50lbs (23kg): GWP20 > 943 ab 1. Januar 2026 verboten; GWP20 > 10 ab 1. Januar 2034 verboten

• Eigenständige gewerbliche Geräte: GWP100 ≥150 ab 1. Januar 2025 verboten; GWP20 > 10 ab 1. Januar 2034 verboten.

 

Der Bundesstaat Washington führte Vorschriften ein, die Kältemittel mit GWP >150 ab 2025 in neuen gewerblichen und industriellen Anlagen beschränken. Verbote für Nachrüstungen folgen 2029. 

Kalifornien: Das California Air Resources Board (CARB) eröffnete 2024 die Einreichungsphase für die zweite Förderrunde seines F-gas Reduction Incentive Program (FRIP) für die Gewerbe- und Industriekälte. Insgesamt wurden dem Programm $65 Millionen zugewiesen.

 

Regulatorische Unsicherheit unter der neuen Regierung 

Das 2025 Presidential Transition Project (Project 2025) empfiehlt, „unnötig strenge und kostspielige“ HFKW-Vorschriften im Rahmen des AIM Act aufzuheben. Christina Starr von der Environmental Investigation Agency (EIA) in den USA hat infolge des politischen Übergangs jedoch keine nennenswerten Veränderungen am Markt beobachtet. „Einige Vorschriften werden erneut geprüft, doch an der schrittweisen Reduzierung von HFKW insgesamt und am sinkenden Angebot an HFKW-Kältemitteln dürfte sich voraussichtlich nichts ändern. Dies sind die wesentlichen Treiber, und der Markt bewegt sich weiterhin in Richtung Kältemittel mit niedrigerem GWP und natürlicher Kältemittel.“ 

Auch die Verpflichtungen auf Ebene der Bundesstaaten bleiben stark. Die US Climate Alliance, die 24 Bundesstaaten vertritt, hat zugesagt, ihre Klimaschutzmaßnahmen unabhängig von Änderungen der Bundespolitik fortzusetzen. „Ich denke, dass immer mehr Bundesstaaten die Einführung von Förderprogrammen für den Austausch bestehender Systeme nach dem Vorbild des kalifornischen FRIP-Programms prüfen werden“, prognostiziert Starr.

 

Überwindung von Marktbarrieren 

Trotz der starken regulatorischen Impulse und technologischen Fortschritte ist der Übergang zur CO₂-Kältetechnik mit mehreren anhaltenden Herausforderungen verbunden, die je nach Region und Marktsegment variieren. Das Verständnis dieser Hindernisse ist für Marktteilnehmer von entscheidender Bedeutung, die Strategien zur Beschleunigung der Einführung und zur erfolgreichen Umsetzung von Systemen mit natürlichen Kältemitteln entwickeln.

 

• Wirtschaftliche Hindernisse 

Patenaude erläutert, dass die höheren Anfangskosten eines CO₂-Systems weiterhin eine Herausforderung darstellen, die die Branche bewältigen muss. Langfristige Berechnungen der Gesamtbetriebskosten (TCO) und die Reduzierung von Scope-1-Emissionen fallen bei einem gut gewarteten CO₂-Kältesystem jedoch günstig aus. 

Besonders schwierig ist die Kostenfrage für große Einzelhändler mit zahlreichen Geschäften, da der Kapitalbedarf für die Umstellung jedes einzelnen Geschäfts auf CO₂ enorm ist, erläutert Oliver Javerschek, Project Manager bei BITZER. „Das kann nur Schritt für Schritt erfolgen.“ 

Pisano stimmt zu, dass die Anfangskosten insbesondere bei kleineren Anlagen weiterhin ein Hindernis darstellen. „Kleinere Verkaufseinheiten mit einer Leistung unter 40 kW werden aufgrund der größeren Preisunterschiede gegenüber Technologien mit synthetischen Kältemitteln noch nicht vollständig auf CO₂ umgestellt. Dies ändert sich jedoch in jüngster Zeit, da sich Endanwender zunehmend Sorgen über PFAS machen“, sagt er. Dorin hat außerdem vor Kurzem eine kleinere Verdichterbaureihe, die CD0-Baureihe, eingeführt, um diesen Unterschied spürbar zu verringern. 

Starr betont die Notwendigkeit wirtschaftlicher Unterstützung: „Der Endanwender muss erhebliche Investitionen tätigen, um den installierten Bestand an Kälteanlagen zu ersetzen, statt eine kurzsichtigere Entscheidung für die Nachrüstung mit einer fluorierten Alternative zu treffen … Um den Übergang zu beschleunigen, benötigen wir daher mehr finanzielle Anreize für Endanwender, ihre bestehenden Systeme ganz oder teilweise durch nicht fluorierte Alternativen zu ersetzen.“

 

• Schulung und Kompetenzentwicklung 

Der Mangel an geschulten Technikern bleibt in allen Regionen ein erhebliches Hindernis. Branchenexperten sehen darin eine grundlegende Einschränkung für die Einführung von CO₂. „Ich betrachte die Schulung und Ausbildung von Außendiensttechnikern und Servicetechnikern als eines der Haupthindernisse für die Einführung von CO₂“, sagt Javerschek. 

Patenaude bekräftigt diese Einschätzung und stellt fest, dass der Technikermangel zwar sämtliche Kältetechnologien betrifft, „die relative Neuheit von CO₂ und die wahrgenommene Komplexität jedoch zu der Herausforderung beitragen“. Er betont, dass Einzelhändler mit Zugang zu gut ausgebildeten Technikern besser in der Lage sind, Vorbehalte gegenüber der Umstellung auf CO₂ zu überwinden, die Systemzuverlässigkeit sicherzustellen und zugleich die Wartungs- und Betriebskosten zu senken. 

In den USA ist die Herausforderung besonders groß, da die geografische Ausdehnung das Problem verschärft. Groenewald erläutert, dass Kompetenzen und Kenntnisse über das ganze Land hinweg dünn verteilt sind und nur wenige Techniker tatsächlich in der Lage sind, an CO₂-Systemen zu arbeiten oder diese in Betrieb zu nehmen. Dieser Mangel führt zu Kapazitätsengpässen, da die Erstausrüster (OEMs) die Inbetriebnahmearbeiten selbst übernehmen. „Sie können jedoch nicht überall gleichzeitig sein oder mit der Nachfrage Schritt halten. Daher sind sowohl die hohe Nachfrage als auch der Mangel an qualifizierten Technikern große Probleme“, stellt Groenewald fest.

 

• Aspekte der Fertigung und Marktentwicklung 

Die Fertigungskapazität stellt eine weitere Einschränkung dar. Pisano sieht darin eine wesentliche Marktbegrenzung, insbesondere in den USA. „Das Haupthindernis ist der Mangel an Fertigungskapazitäten. Es gibt nicht genügend OEMs, um die tatsächlichen Marktanforderungen zu erfüllen“, erläutert er. 

Die notwendige Ausweitung der Produktion betrifft nicht nur einzelne Hersteller. Laut Menno van der Hoff von Triple Aqua Consulting besteht „der wichtigste erforderliche Entwicklungsschritt darin, die Komponentenproduktion zu skalieren, damit der Preis sinkt“.

 

Branchentreiber: mehr als nur die Einhaltung von Vorschriften 

Während regulatorische Rahmenbedingungen die Grundlage für die Transformation des Marktes bilden, geht die Dynamik hinter der Einführung von CO₂ weit über die bloße Einhaltung von Vorschriften hinaus. Ein komplexes Zusammenspiel wirtschaftlicher, strategischer und nachhaltigkeitsbezogener Faktoren schafft starke Anreize für Unternehmen, natürliche Kältemittel einzusetzen, und treibt die Einführung oftmals schneller voran, als es Vorschriften allein erreichen könnten.

 

• Regulatorischer Druck trifft auf Geschäftsstrategie 

Kältemittelvorschriften, die die weltweite schrittweise Reduzierung von HFKW-Kältemitteln mit hohem GWP unterstützen, bleiben der wichtigste Treiber für die globale Einführung von CO₂. „Trotz der derzeitigen regulatorischen Unsicherheit in den USA treiben Unternehmen ihre Kältemittelumstellung mit Nachdruck und im Einklang mit ihren erklärten ESG-Zielen [Environmental, Social, and Governance] voran“, erläutert Patenaude. 

Die Attraktivität von CO₂ reicht jedoch über die Einhaltung von Vorschriften hinaus und umfasst auch die langfristige Geschäftsstrategie. „Das regulatorische Umfeld ist unsicher, und die Wahl einer Kältestrategie, die von künftigen Vorgaben unbeeinflusst bleibt, ist einer der Hauptgründe, weshalb sich viele Unternehmen eingehender mit CO₂ befassen“, stellt Patenaude fest.

 

• Unternehmerische Führungsrolle und Wettbewerbsdynamik 

Große Einzelhändler treiben die Einführung von CO₂ durch freiwillige Verpflichtungen voran, die häufig über die regulatorischen Anforderungen hinausgehen. Unternehmen wie Walmart wählen beispielsweise transkritisches CO₂ als eine ihrer wichtigsten Technologieoptionen zur Erreichung ihrer Umwelt- und Nachhaltigkeitsziele. ALDI wiederum hat sich verpflichtet, bis 2035 in allen neuen und nachgerüsteten Systemen ausschließlich natürliche Kältemittel zu installieren. Dieser Zeitplan gilt für das gesamte Filialnetz unabhängig von den örtlichen Vorschriften. 

„Die Vorschriften des AIM Act spielen dabei eine wesentliche Rolle, ebenso wie die eigenen Ziele dieser Unternehmen zur Reduzierung von THG-Emissionen [Treibhausgasemissionen]“, erläutert Starr. Diese Initiativen spiegeln umfassendere Strategien zur Reduzierung von Scope-1-Emissionen und zur Erreichung von ESG-Zielen wider.

 

Fazit: Die Dynamik nimmt branchenübergreifend zu 

Die Gewerbekälte steht an einem Wendepunkt, an dem regulatorischer Druck, unternehmerische Nachhaltigkeitsverpflichtungen und technologische Innovationen zusammenwirken und sowohl in der EU als auch in den USA eine beispiellose Einführung von CO₂-Systemen vorantreiben. Zwar bestehen weiterhin Herausforderungen bei der Schulung von Technikern, den Anfangskosten und den Fertigungskapazitäten, doch die Entwicklung ist eindeutig: Natürliche Kältemittel, allen voran CO₂, sind die Zukunft der Gewerbekälte. 

Der Unterschied zwischen den Regionen ist deutlich, zugleich ergänzen sie sich. Europas ehrgeiziger regulatorischer Zeitplan bietet einen Fahrplan für einen umfassenden Übergang, während innovative politische Maßnahmen auf Ebene der US-Bundesstaaten zeigen, wie gezielte Anreize die Einführung selbst bei Unsicherheit auf Bundesebene beschleunigen können. Technische Fortschritte bauen traditionelle Hindernisse weiter ab und machen CO₂-Systeme in unterschiedlichen Marktsegmenten zugänglicher, von großen Supermarktketten bis hin zu kleineren Einzelhandelsformaten. 

Da die Marktdurchdringung rasch steigt, auf 30 % in Europa und 5,8 % in Nordamerika, und sich die Anwendungen über die traditionelle Kältetechnik hinaus auf Wärmepumpen und Klimatisierung ausweiten, hat sich CO₂ von einer Nischentechnologie zu einer etablierten Lösung entwickelt. 

Die Voraussetzungen für eine weitere Expansion im Laufe dieses Jahrzehnts sind geschaffen. Sie wird durch das wirkungsvolle Zusammenspiel von regulatorischer Sicherheit, unternehmerischer Führungsrolle und technologischer Reife vorangetrieben, das CO₂ zur strategischen Wahl für zukunftsorientierte Einzelhändler macht.

 

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