Dass R290 (Propan) im automobilen Thermomanagement wieder stärker in den Fokus rückt, ist nicht auf einen einzelnen Treiber zurückzuführen. Umweltregulierung wird strenger, Elektrofahrzeuge reagieren zunehmend sensibel auf die Effizienz von Wärmepumpen, PFAS-bezogene Substitutionspfade werden beschleunigt bewertet und Fahrzeughersteller sowie Tier-1-Zulieferer entwickeln Thermomanagementsysteme von einem isolierten Klimasubsystem zu einer Plattform weiter, die Reichweite, Ladeleistung, Komfort und Sicherheit gemeinsam beeinflusst. R290 liegt genau im Schnittpunkt dieser Entwicklungen: Sein Treibhauspotenzial ist sehr niedrig, seine thermodynamische Leistungsfähigkeit steht weiterhin im Fokus und es taucht bereits in öffentlich vorgestellten Thermomanagementlösungen führender Automobilzulieferer auf. Gleichzeitig handelt es sich um ein hochentzündliches Kältemittel, wodurch die Anforderungen an Sicherheitsauslegung und Systemintegration besonders hoch sind. Genau daraus ergibt sich die doppelte Perspektive: R290 ist im Fahrzeug sowohl attraktiv als auch anspruchsvoll. [1][3][4][5]

Der Bezug von R290 zum automobilen Thermomanagement liegt zunächst in seiner Rolle als Kältemittel in Wärmepumpen- und Kältekreisläufen

Die Rolle von R290 im automobilen Thermomanagement betrifft in erster Linie nicht klassische Kühlmedien in wasserbasierten Kreisläufen und auch kein einzelnes Hilfsmaterial. Nach dem, was öffentlich zugängliche Unterlagen derzeit zeigen, konzentrieren sich die Einsatzrichtungen vielmehr auf Kältemittel bzw. Wärmepumpenarbeitsmittel in Thermomanagementsystemen für Elektrofahrzeuge. Das bedeutet: R290 wird in den Kälte- und Heizkreislauf für den Fahrgastraum integriert und zugleich mit den Temperaturanforderungen von Batterie, elektrischem Antrieb und Leistungselektronik gekoppelt. ZF beschreibt sein System TherMaS öffentlich als Thermomanagementsystem für den EV-Markt auf Basis von Propan als Kältemittel, mit mindestens 10 kW Heiz- und Kühlleistung und einem Betriebsbereich von -25 °C bis +35 °C. Bosch Mobility weist in seiner öffentlich präsentierten Heat Pump Unit explizit darauf hin, dass die Lösung ein Propan-Kältemittel integriert. MAHLE wiederum erklärt in seinen veröffentlichten Informationen zur CES 2025, dass das Thermal Management Module mit PFAS-free R290 refrigerant kompatibel ist und diese Lösung mit Schnellladen, Reichweite und Batterielebensdauer verbindet. [3][4][5]

Diese Entwicklung ist deshalb so relevant, weil sie zeigt, dass R290 den Status eines rein theoretisch denkbaren Ersatzkältemittels bereits verlassen hat und inzwischen auf der Kandidatenliste fahrzeugweiter Thermomanagementarchitekturen angekommen ist. Sobald Zulieferer R290 in öffentlich vorgestellten Modulen mit Blick auf Serienanwendungen verankern, verlagert sich die Diskussion von der Laborphase hin zu Plattformentwicklung, regulatorischer Bewertung, Lieferkettenvorbereitung und Sicherheitsnachweis. [3][5]

Der Eintritt von R290 in das automobile Thermomanagement wird zunächst durch Regulierung und Umweltziele vorangetrieben

Aus regulatorischer Sicht ist die Richtung insbesondere in Europa klar. Für mobile Klimaanlagen (MAC) gilt in der EU, dass seit dem 1. Januar 2017 alle neu in Verkehr gebrachten Fahrzeugtypen nur noch fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von unter 150 in ihren mobilen Klimasystemen verwenden dürfen. Die Europäische Kommission nennt auf ihrer offiziellen Seite zugleich R1234yf, R744 und R290 als klimafreundliche Alternativen für mobile Klimaanwendungen. Für Fahrzeughersteller bedeutet dies, dass die Wahl des Kältemittels nicht länger nur durch historische Pfadabhängigkeiten oder Kostenstrukturen bestimmt wird, sondern zunehmend durch regulatorische Schwellenwerte, Umweltziele und langfristige Technologiepfade. [1]

Schematische Darstellung des R290-Wärmepumpenkreislaufs im Elektrofahrzeug-Thermomanagement

In dieser Logik besitzt R290 aufgrund seiner Umweltcharakteristik eine hohe Attraktivität. Die Europäische Kommission führt es als Kältemittel mit sehr niedrigem GWP, und auch ASHRAE hat R290 in das offizielle System der Kältemittelbezeichnungen aufgenommen. Parallel dazu gewinnt die Diskussion um PFAS-Substitution in der Branche deutlich an Dynamik, wobei MAHLE R290 in seinen öffentlichen Unterlagen ausdrücklich mit einer PFAS-freien Entwicklungsroute verknüpft. Für das Thermomanagement von Elektrofahrzeugen bietet eine solche Kombination aus niedrigem GWP und fluorfreier Perspektive von Natur aus regulatorische und markenstrategische Vorteile. [1][2][5]

Besonders aufschlussreich ist in diesem Zusammenhang, dass das indische Ministry of Environment, Forest and Climate Change im Jahr 2026 eigens eine Ausschreibung für eine Studie zu Low-GWP-Mobile-Air-Conditioning-Systemen in Elektrofahrzeugen veröffentlicht hat. Der Untersuchungsrahmen umfasst Pkw, Lkw und Transportkühlfahrzeuge und verlangt eine systematische Bewertung thermodynamischer Leistungsfähigkeit, Sicherheitsklassifikation, Klimatauglichkeit, Kosten, Lieferkette und Serviceinfrastruktur. Wenn ein nationales Umweltministerium das Thema „Low-GWP-Kältemittelrouten für mobile Klimasysteme“ offiziell auf die Forschungsagenda setzt, unterstreicht dies deutlich, dass es sich nicht um ein Randthema handelt. [6]

Neben dem niedrigen GWP rückt R290 vor allem deshalb in den Fokus, weil es eng mit Effizienz, Reichweite und Wärmepumpenleistung in Elektrofahrzeugen verknüpft ist

Allein durch seine Umweltkennzeichnung würde R290 in der Automobilindustrie kaum eine derart starke Aufmerksamkeit erzeugen. Dass es tatsächlich in den Fokus von OEMs und Tier-1-Zulieferern gerückt ist, steht in engem Zusammenhang mit der Effizienz des EV-Thermomanagements. ZF erklärte 2025 öffentlich, dass TherMaS durch optimierte Wärmenutzung und höhere Wintereffizienz die Reichweite um bis zu 10 % und unter Extrembedingungen sogar um bis zu 30 % steigern könne. Bosch beschreibt integrierte Propan-Wärmepumpenlösungen als Weg, um den Fahrkomfort zu erhöhen und gleichzeitig die Auswirkungen auf die Reichweite möglichst gering zu halten. MAHLE wiederum positioniert den Mehrwert seiner nächsten Generation von Thermomanagementmodulen ausdrücklich über Reichweitensteigerung, Unterstützung hoher Ladeleistungen und Batterietemperaturmanagement. [3][4][5]

Wissenschaftliche Veröffentlichungen stützen diese industriellen Aktivitäten. Eine 2025 in Case Studies in Thermal Engineering veröffentlichte Studie zeigt, dass propane-based heat pumps in Elektrofahrzeugen Heiz- und Kühlleistung verbessern können und im Vergleich zu R1234yf im Testbereich von -35 °C bis 0 °C sowohl bessere Effizienzwerte als auch eine höhere Wärmeabgabe aufweisen, wodurch sich in kalter Umgebung Reichweitengewinne von bis zu etwa 5 % ergeben können. Eine 2022 in Energy Reports veröffentlichte Untersuchung zeigt ebenfalls, dass Wärmepumpen-Klimasysteme mit R290 sowohl im Hochtemperatur-Kühlbetrieb als auch im Niedrigtemperatur-Heizbetrieb überzeugende Leistungen erreichen. Hinzu kommt eine 2024 in Science China Technological Sciences publizierte experimentelle Studie, die belegt, dass ein für Elektrofahrzeuge entwickeltes R290-Dampfinjektions-Wärmepumpensystem in einem Umgebungsbereich von -30 °C bis 0 °C arbeiten kann und systematisch Parameter wie Füllmenge, Einspritzdruck und Fahrgastraumtemperatur analysiert. [7][8][9]

Daraus folgt, dass R290 im Automobilbereich nicht nur als Austausch eines älteren Kältemittels diskutiert wird. Vielmehr steht es im Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit des gesamten Fahrzeug-Thermomanagementsystems: Kühlleistung, Heizleistung, Reichweite, Winterperformance, Temperaturmanagement während des Schnellladens sowie Systemgröße und Integrationsgrad. [3][5][7][8][9]

Schematische Darstellung des R290-Wärmepumpenkreislaufs im Elektrofahrzeug und seiner Kopplung mit Fahrgastraum, Batterie und E-Antrieb
Wärmepumpenkreislauf mit R290 im Elektrofahrzeug-Thermomanagement und dessen Kopplung mit Fahrgastraum, Batterie und elektrischem Antrieb.

Gleichzeitig ist die zentrale Herausforderung offensichtlich: R290 ist ein A3-Kältemittel – seine Entflammbarkeit macht die Hürde im Automobil deutlich höher als bei gewöhnlichen Ersatzrouten

Der größte Streitpunkt rund um R290 ist klar definiert. In der offiziellen ASHRAE-Klassifikation wird R290 als A3 eingeordnet, also als Kältemittel mit niedriger Toxizität und hoher Entflammbarkeit. Auch das technische Informationsmaterial des UK F-Gas Register bezeichnet R290 ausdrücklich als highly flammable refrigerant. Im Fahrzeugkontext gewinnt diese Eigenschaft noch einmal deutlich an Bedeutung: Fahrzeuganwendungen sind durch Vibrationen, Crashanforderungen, engen Bauraum, hohe Dichte elektrischer Komponenten, zahlreiche Wärmequellen, hohe Anforderungen an den Insassenschutz und komplexe Werkstatt- und After-Sales-Szenarien geprägt. Für OEMs bedeutet dies, dass die Akzeptanz eines A3-Kältemittels nur unter der Voraussetzung einer nachweisbar beherrschbaren Systemsicherheit denkbar ist. [2][10]

Wissenschaftliche Studien beschreiben dieses Risiko sehr konkret. Eine 2020 im International Journal of Refrigeration veröffentlichte Untersuchung analysierte Leckagen und Konzentrationsverteilungen von R290 in Fahrzeugklimaanlagen und kam zu dem Ergebnis, dass Leckagen am Verdampfer als Hochrisikoszenario einzustufen sind, da das Kältemittel in den Fahrgastraum eindringen und dort lokal gefährliche Konzentrationen bilden kann. Weitere Arbeiten aus dem Jahr 2023 zeigen, dass bei Leckagen im Bereich des Kondensators in Elektrofahrzeug-Motorräumen besonders kritische brennbare Zonen entstehen können und dass Leckageöffnung sowie Füllmenge das Risikoprofil signifikant beeinflussen. Zusätzliche experimentelle Untersuchungen zu Leckage- und Verbrennungscharakteristika in Wärmepumpensystemen für Elektrofahrzeuge machen deutlich, dass R290 im potenziellen Leckagefall Brand- oder Explosionsrisiken auslösen kann. Genau hierin liegt eine der zentralen Sicherheitsbeschränkungen seiner Verbreitung. [11]

Vor diesem Hintergrund ist es wenig überraschend, dass in jüngeren Studien und öffentlichen Industrieunterlagen Schlüsselbegriffe wie „secondary loop“, „indirect heat pump“, „safety regulations“ und „charge reduction“ besonders häufig erscheinen. Eine 2025 veröffentlichte Untersuchung zu Single-Loop- und Dual-Loop-Indirect-Heat-Pump-Systemen mit Propan weist explizit darauf hin, dass für den Einsatz von Propan indirekte Ein- oder Zweikreissysteme notwendig sein können, um regulatorische Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Auch eine 2025 in The Innovation Energy veröffentlichte Übersichtsarbeit betont, dass die Entflammbarkeit von R290 in vielen Fällen den Einsatz eines Sekundärkreissystems erforderlich macht. [12][13]

Die entscheidende Bewertung lautet daher: Die Chance von R290 im Automobilbereich ist bereits sichtbar – das tatsächliche Skalierungstempo hängt davon ab, ob Effizienzvorteile und Sicherheitsnachweis gleichzeitig gelingen

Fasst man offizielle Informationen und aktuelle Forschungsarbeiten zusammen, wird deutlich, dass R290 bereits substanziell in die technische Bewertung und in Demonstrations- bzw. Prototypenlösungen des automobilen Thermomanagements eingetreten ist. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Wärmepumpen für Elektrofahrzeuge, Fahrgastraumklimatisierung und integrierten Thermomanagementmodulen, die mit Batterie und elektrischem Antrieb gekoppelt sind. Sein Potenzial ergibt sich vor allem aus der starken Kombination von niedrigem GWP und Effizienzvorteilen im Wärmepumpenbetrieb. Die langsamere Umsetzung erklärt sich vor allem daraus, dass die A3-Entflammbarkeit die Anforderungen an Systemdesign, Sicherheitsvalidierung und regulatorische Nachweisführung deutlich erhöht. [1][2][3][4][5]

Auf die Frage, warum das brennbare und explosionsfähige R290 dennoch in das automobile Thermomanagement gelangt, lässt sich daher am präzisesten wie folgt antworten: Es bietet Fahrzeugherstellern einen Effizienz- und Umweltvorteil, der eine ernsthafte technische Bewertung rechtfertigt, verlangt zugleich aber nach wesentlich ausgereifteren Sicherheitskonzepten auf Systemebene. Solange sich beide Entwicklungslinien weiter voranbewegen, wird die Präsenz von R290 im automobilen Thermomanagement weiter zunehmen. [7][8][9][12][13]

Literaturverzeichnis

  1. European Commission. Mobile air-conditioning systems (MACs).
  2. ASHRAE. ASHRAE Refrigerant Designations.
  3. ZF. Comfortable temperature for electric cars: New ZF thermal management system increases range by up to 10 percent.
  4. Bosch Mobility. Heat pump unit.
  5. MAHLE. CES 2025: MAHLE on Display with Electrification as the Focus.
  6. Ministry of Environment, Forest and Climate Change, India. Study on use of Low GWP Mobile Air-Conditioning (MAC) in India’s electric vehicles.
  7. Khader, S. et al. 2025. Electric vehicle heat pump system operated with R290... Case Studies in Thermal Engineering.
  8. Huang, Y. et al. 2022. Research on the electric vehicle heat pump air conditioning system with R290 refrigerant. Energy Reports.
  9. Yang, Y.C. et al. 2024. Performance analysis of an R290 vapor-injection heat pump system for electric vehicles. Science China Technological Sciences.
  10. UK F-Gas Register. Flammable refrigerants in air conditioning and heat pump systems.
  11. Li, K. et al. 2020. Experimental investigation on combustion characteristics of R290/R1234yf...
  12. Kwon, S. et al. 2025. Single- and dual-loop indirect heat pumps with propane...
  13. Future development trends in new energy vehicle thermal management system... The Innovation Energy, 2025.