Demonstrationsvorhaben zur umweltschonenden Herstellung  verbrauchsminimierter Kühl- und Gefriergeräte mittels innovativer Vakuumtechnologie

Energieeinsparung, Energieeffizienz, Ressourceneffizienz, Kühl- und Gefriergeräte, Vakuumisolation, Perlit, Cradle to Cradle, Kreislaufwirtschaft, Recycling

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Forschungskennzahl

Zitation

Arzt, E., Bareiss, V., Braun, J., Grimm, M., Hiemeyer, J., Maucher, B., & Wowra, A. (2025). Demonstrationsvorhaben zur umweltschonenden Herstellung verbrauchsminimierter Kühl- und Gefriergeräte mittels innovativer Vakuumtechnologie. https://doi.org/10.60810/openumwelt-8760

Zusammenfassung deutsch

Ausgangssituation: Über 90 % des Energieverbrauchs von Kühl- und Gefriergeräten werden zur Aufrechterhaltung der Temperaturdifferenz zwischen Geräteinnenraum und Geräteumgebung aufgebracht. Zur Reduzierung des Energieverbrauchs ist daher die Verbesserung der thermischen Isolierung ein wesentlicher Ansatzpunkt. Darüber hinaus steht für Liebherr im Fokus, von der Entwicklung, über die Produktion entlang der gesamten Prozesskette nach ökologischen Aspekten zu arbeiten. Mit dem Vorhaben sollte der von der LHG beschrittene Weg der Energieeinsparung, Umweltschonung und Nachhaltigkeit von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Recycling konsequent fortgesetzt werden. Ziele / Lösungsansatz / Umwelteffekte: Das Vorhaben zielte auf die erstmalige großtechnische Umsetzung eines vollkommen neuartigen Fertigungsprozesses für Kühl- und Gefriergeräte. Die Anlage sollte eine hohe Ressourcen- und Energieeffizienz im Fertigungsprozess, wie auch einen gegenüber dem Stand der Technik signifikant niedrigeren Energieverbrauch in der Gerätenutzung über die gesamte Lebensdauer ermöglichen. Weiterhin sollten eine verbesserte Reparierbarkeit und Recyclingfähigkeit der Geräte erreicht werden. Der Lösungsansatz umfasste im Kern einem neuartigen, technisch komplexen, hochautomatisierten Struktur- und Formgebungsprozess zur Umsetzung eines neuartigen Konstruktionsprinzips zur thermischen Isolation von Kühl- und Gefriergeräten. Unter innovativer Anwendung des Prinzips der Vakuumwärmedämmung wird dabei – dem Aufbau und dem Funktionsprinzip herkömmlicher Vakuumisolationspaneele (VIP) folgend – ein geometrisch komplexer, thermisch hocheffizient isolierender Vakuumgerätekörper nebst Vakuumgerätetür aufgebaut. Die Außenhülle der Vakuumkörper besteht aus einer Hochbarrierefolie, die das Vakuum inklusive des als Kernmaterial eingesetzten Perlits umschließt. Der entstehende Sandwichverbund aus Vakuumkörper, Innenbehälter (Kunststoff) und Außenhülle (Stahlblech) verleiht der Gehäusestruktur in Verbindung mit der Materialsteifigkeit des Perlits die erforderliche Steifigkeit. Die umgesetzte Fertigungsanlage umfasst die Prozessschritte Formgebung, Deckschichtanbringung und Evakuierung und ist auf eine Produktion von 50.000 Geräten pro Jahr ausgelegt. Die Geräte erreichen die Energieeffizienzklasse A, die Technologe erhielt den Namen BluRoX. Das Vorhaben wurde technisch erfolgreich umgesetzt und die erwarteten Umwelteffekte erreicht. PUSchaum als Dämmstoff entfällt ebenso wie ergänzende VIP, die in herkömmlichen sehr energieeffizienten Geräten zur Verbesserung der thermischen Isolation zum Einsatz kommen. Dies, in Verbindung mit einer modularen Kapselung der Kühltechnik, ermöglicht gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich verbesserte Reparierbarkeit und Recyclingfähigkeit. Die Ergebnisse des Messprogramms zeigen auf, dass gegenüber einem repräsentativen Referenzgerät über Herstellung und mindestens 17-jähriger Nutzungsphase pro Gerät insgesamt rd. 1,6 MWh Energie und rd. 800 kg Treibhausgasemissionen (THG-Faktor: 0,498 kg/kWh) eingespart werden. Über eine angenommene 10-jährige Nutzungsdauer der Anlage und die – durch die mindestens 17-jährige Lebensdauer der Geräte – lange Wirkungsdauer der Energieeffizienzeffekte lässt sich auf Basis aktueller Stückzahlenprognosen eine kumulierte Energieeinsparung von mindestens 450 GWh und eine Reduzierung von Treibhausgasemissionen in Höhe von mindestens 224 kt durch das Vorhaben erzielen. 33 % der Einsparungen entfallen auf die Herstellung und 67 % auf die Nutzungsphase der Geräte. Quelle: Forschungsbericht

Zusammenfassung englisch

Initial situation Over 90% of the energy consumed by fridges and freezers is used to maintain the temperature difference between the appliance interior and the surrounding environment. Improving thermal insulation is therefore a key approach to reducing energy consumption. In addition, Liebherr focuses on working in accordance with ecological aspects along the entire process chain, from development to production. The aim of the project was to consistently continue the path taken by LHG towards energy saving, environmental protection, and sustainability, from development through production to recycling. Approach / goals / environmental effects: The project aimed to implement a completely new manufacturing process for fridges and freezers on an industrial scale for the first time. The system was designed to enable a high level of resource and energy efficiency in the production process, as well as significantly lower energy consumption in appliance use over the entire service life compared to the state of the art. Furthermore, improved repairability and recyclability of the appliances was to be achieved. The approach essentially comprised an innovative, technically complex, highly automated structuring and shaping process for implementing a new construction principle for the thermal insulation of fridges and freezers. Following the design and functional principle of conventional vacuum insulation panels (VIP), the innovative application of the principle of vacuum thermal insulation involves the construction of a geometrically complex, thermally highly efficient insulating vacuum appliance body together with a vacuum appliance door. The outer shell of the vacuum body consists of a high-barrier foil that encloses the vacuum, including the perlite used as the core material. The resulting sandwich composite of vacuum body, inner container (plastic) and outer shell (sheet steel) gives the housing structure the necessary rigidity in combination with the material rigidity of the perlite. The production plant implemented comprises the process steps of shaping, applying the top layer and vacuuming, and is designed for a production of 50,000 appliances per year. The appliances achieve energy efficiency class A, and the technology has been given the name BluRoX. The project was successfully implemented from a technical perspective and achieved the expected environmental effects. PU foam is no longer used as an insulating material, nor are supplementary silica-based VIPs, which are used in conventional, highly energy-efficient appliances to improve thermal insulation. This, in conjunction with modular encapsulation of the cooling technology, enables significantly improved repairability and recyclability compared to the state of the art. The results of the measurement programme show that, compared to a representative reference appliance, a total of approx. 1.6 MWh of energy and approx. 800 kg of greenhouse gas emissions (GHG factor: 0.498 kg/kWh) are saved over the manufacturing and at least 17 year usage phase per appliance. Based on an assumed 10-year service life for the system and the minimum 17-year lifespan of the appliances – long-term energy efficiency effects – current unit forecasts, the project can achieve cumulative energy savings of at least 450 GWh and a reduction in greenhouse gas emissions of at least 224 kt. 33% of the savings are attributable to production and 67% to the use phase of the appliances. Quelle: Forschungsbericht