聯合國環境規劃署(UNEP)依據蒙特婁議定書的第六條(Article 6)規範成立評估委員會,針對臭氧層破壞的科學與環境效應,以及替代品與替代技術的發展趨勢及其經濟衝擊等方面進行評估,共計成立4個評估委員會:科學、環境效應、技術、經濟評估等,並於1989年的第一次蒙特婁議定書締約方會議中通過。隔年,技術、經濟兩個評估委員會整合成一個,即成為技術暨經濟評估委員會(簡稱TEAP)。

TEAP每年分析各應用用途別(清洗、發泡、冷凍冷藏)替代品與替代技術之國際發展趨勢與各國應用情形,2020年TEAP列出已被測試或發展中的替代品,並分析各部門別目前替代品的種類與其未來發展趨勢,重點摘要如下:

    (一) 國際間低GWP替代品發展現況

近年來可作為高GWP值的替代品主要是以自然冷媒(包含碳氫冷媒、氨及二氧化碳)、HFOs(不飽和HFCs)及其與HFCs的混合物為主。2018年至今,共計有9項ODS替代品公告於ASHRAE Standard 34:冷媒命名與安全分類,且陸續納入ISO 817。

9項替代品中,僅三氟碘甲烷(IFC-13I1)為單一冷媒,其具ODP小於0.09、GWP為740以及大氣壽命小於5天等特性,依據ASHRAE Standard 34規範,三氟碘甲烷歸類為低燃性(A1)冷媒,作為混合冷媒成份之一時可製造出低GWP替代品,例如R466A(GWP為740),不過三氟碘甲烷之化學穩定性與毒性仍有待確認,因此目前尚未納入ISO 817。混合物部分,R427B與R467A屬於傳統的HFCs混合物(沒有混合HFO),R468A為含HFO-1234yf之混合冷媒,R469A、R470A及R470B含有R744(CO2),因此降低混合冷媒的GWP。9種替代品特性詳如表 1、表 2及表 3。

 

表1、新ODS替代品—單一冷媒

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表2、新ODS替代品—非共沸冷媒

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表3、新ODS替代品—共沸冷媒

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  1. (二) 冷凍空調設備替代品發展趨勢與各國使用現況1.家用、商用與超低溫冷凍冷藏之冷媒替代
  1. 1. 家用、商用與超低溫冷凍冷藏之冷媒替代

2018年TEAP評估報告已說明家用冰箱的替代品為HC-600a和R134a,預計全球2020年約有75%新設備使用HC-600a;不過,近期有兩家研發公司發現HC-600a容積製冷量較小,若於家用冰箱使用HC-600(正丁烷),可較HC-600a減少14%能源消費量,此部分仍將持續研究。

商用冷凍冷藏部分,以歐盟為例,歐盟F-gas規範公告自2020年1月1日起,商用密閉冷凍冷藏系統不得含GWP值超過2,500的HFCs冷媒(例如R404A)後,市場上的替代品陸續以R744(CO2)或碳氫冷媒為主,且現階段已越來越多使用成功的案例,歐盟使用自然冷媒的趨勢將奠定2022年1月1日起不得含GWP值超過150的HFCs冷媒之基礎。另美國部分,儘管尚未批准吉佳利修正案,但各州已陸續分階段禁止超市零售業冷凍冷藏、獨立式機組、自動販賣機等用途別使用高GWP值HFCs冷媒,以加州為例,R513A、R516A及R471A等低GWP值冷媒將作為大型直膨系統之替代品。

超低溫冷凍冷藏設備通常為兩階串聯系統,低溫段使用的冷媒是R23(GWP為12,690)、高溫段使用的冷媒是R717(氨)或HC290(如果被允許);若要改為使用低GWP值冷媒,則需更換R23,其技術開發的重點在於密閉循環系統中可使用的冷媒種類,現階段的替代品選項包含R41、HFO-1132a、HC-170(乙烷)及HC-1150(乙烯)。

  1. 2. 運輸用冷凍冷藏之冷媒替代

2018年TEAP評估報告已說明,R452A之冷凍能力、燃油效率、可靠性及冷媒充填量與R-404A相似,而GWP值約僅R-404A的一半(約2100),且R-452A無燃性又具有壓縮機排氣溫度低等特性,故可作為冷凍卡車與冷凍拖車之替代品;至今,新設備皆已使用R452A。由於R452A之GWP值仍偏高,因此國際間持續研發低GWP值替代品,不過這些新的替代品可能具有可燃性。

  1. 3. 冰水機之冷媒替代

2018年TEAP評估報告已說明,冰水機已推出商業化的產品,包括HFO-1233zd(E)、R-452B、R513A、R514A、HFO-1234yf及HFO-1234ze(E)等;自2018年後,TEAP評估冰水機沒有重大技術突破,現階段使用概況如下:

  • R123離心式冰水機:已由HFO-1233zd(E)與R514A取代
  • R134a離心式與螺旋式冰水機:已由R513A、HFO-1233zd(E)與HFO-1234ze(E)取代
  • R410A渦捲式冰水機:已由R32、R466A、R452B及R454B取代

另,R717(氨)、R718(水)及HC290冰水機也已經商業化,並已在市場銷售一段時間。

    4. 空調之冷媒替代

中國、東南亞及南美洲空調設備的生產線已陸續轉為HC-290,不過由於易燃性問題,除了小型攜帶型設備外市場有限;印度HC-290分離式空調已商業化且市佔率持續上升,主要是因為國內只有一個製造商;其他開發中國家目前是使用R410A與R32。另,日本和澳洲越來越多住宅與輕型商用空調(< 8 kw)使用R32空調。現階段中至低GWP值都具有可燃性,TEAP之評估安全標準工作委員會已展開檢視與更新冷媒安全標準相關規範。

  1. 5. 車用空調之冷媒替代

現階段新型車與新型卡車使用的冷媒為:

  • R134a:全球約有9億台汽車使用
  • R1234yf:為歐洲、美國和日本之車用空調替代品,全球約有1億台汽車使用

R1234yf與其他低GWP值替代品會因為安全性、法規、系統可靠性及維修等因素而影響是否成為市場可被接受的替代品。儘管目前大多數國家尚未禁用R134a,不過,長期的不確定性加上歐盟F-gas的影響,可能導致車用製造商更早的轉換R1234yf或CO2冷媒。在開發中國家,R1234yf成本高是市場投入的主要障礙;印度仍在評估二次迴路系統使用R152a或碳氫冷媒之可行性。