30.01.2023

Neues Forschungsprojekt untersucht Einsatz von Wärmepumpe in der Pharma-Industrie

Im Forschungsprojekt AHEAD wird erstmals in Österreich eine dampferzeugende Wärmepumpe im industriellen Betrieb integriert. Sie soll eine CO2-Reduktion von bis zu 90 Prozent ermöglichen und kommt beim Pharmaunternehmen Takeda in Wien zum Einsatz.
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(c) Takeda & Christian Mikes

Das Ziel ist schon länger bekannt. Bis 2040 soll Österreich klimaneutral werden. Damit die Mammutaufgabe gelingt, bedarf es in den nächsten Jahren allerdings enormer Investitionen in die Dekarbonisierung der heimischen Industrie. Erst im Oktober kündigte die Regierung dazu ein 5,7 Milliarden Euro Projekt an.

Neben den geplanten Investition gibt es in Österreich mittlerweile aber auch Forschungsprojekte, die sich mit konkreten Dekarbonisierungs-Lösungen beschäftigen. Eines von ihnen ist das Forschungsprojekt AHEAD (Advanced Heat Pump Demonstrator), das am Wiener Standort des Pharmaunternehmen Takeda erstmals eine dampferzeugende Wärmepumpe im industriellen Betrieb integriert.

Das sogenannte New Energy for Industry (NEFI)-Projekt der FTI (Forschung, Technologie und Innovation)-Initiative „Vorzeigeregion Energie“ wird von zahlreichen Partnern unterstützt. Dazu zählen unter anderem das Klimaschutzministerium (BMK), der Klima- und Energiefonds sowie das AIT Austrian Institute of Technology (AIT).

Ziel: CO2-Reduktion von bis zu 90 Prozent

Die erdgasfreie Dampferzeugung zielt darauf ab, eine CO2-Reduktion von bis zu 90 Prozent zu erreichen und dabei ausschließlich natürliche Kältemittel zu verwenden. Die Arzneimittelproduktion gilt nämlich als sehr energieintensiv, um Rohstoffe, Zwischenprodukte und Medikamente zu kühlen. Gleichzeitig bedarf es auch Wärme und Dampf, um chemische und biologische Prozesse in Gang zu setzen oder ein steriles Produktionsumfeld zu gewährleisten.

(c) Christian Mikes

Die Innovation dieses Projektes ist die dampferzeugende Wärmepumpe, die ausschließlich mit 100 Prozent natürlichen Kältemitteln betrieben und mit Dampfverdichtern kombiniert wird, um die bisher höchsten Wärmenutzungstemperaturen zu erreichen. Das AHEAD-System kann Temperaturen von 200-260 Grad Celsius erreichen. Bei Takeda werden 184 Grad Celsius für die Dampfversorgung benötigt.

Das Projekte wurde Ende Jänner erstmalig vorgestellt | (c) Christian Mikes

Harald Erös, AHEAD-Projektleiter bei Takeda erläutert: „Ein großer Teil des Prozesswärmebedarfs in der Arzneimittelproduktion wird bis dato hauptsächlich durch Erdgas gedeckt. Im Projekt AHEAD ist das nicht mehr nötig, da ein innovatives Wärmepumpensystem etabliert wird. Es besteht aus einer dampferzeugenden Wärmepumpe der Firma SPH Sustainable Process Heat GmbH, die mit Dampfverdichtern kombiniert wird und Dampf mit elf bar zu 184 Grad erzeugt.“

Das technische Fundament

Damit Erdgas in der Arzneimittelherstellung durch CO2-freie Energiequellen ersetzt werden, bedarf es zudem einer bereits in Betrieb befindliche CO2-neutrale Energiezentrale am Takeda-Standort. In dieser wird die Kälteerzeugung auf 100 Prozent natürliche Kältemittel umgestellt. Mit der Zentralisierung der Kühlung des Standorts wurde auch die Möglichkeit geschaffen, diese gleichzeitig für eine Wärmerückgewinnung zu nutzen. Dabei wird die Abwärme der Kälteanlage weiterverwendet und mit einer Wärmepumpe auf 65 bis 70 Grad erwärmt. Diese wird bereits jetzt für das Heizungswasser des Standorts verwendet.

Das Projekt soll Learnings für weitere Standorte liefern

AHEAD wird voraussichtlich Ende 2024 in Betrieb gehen und Ende 2025 soll die finale Auswertung stattfinden. Weiters wird laut den Projektverantwortlichen in dem Forschungsprojekt ein Konzept zur Implementierung des AHEAD-Systems für weitere Takeda-Standorte in Österreich und weltweit erstellt. Außerdem soll das Dekarbonisierungspotenzial dieser Technologie für andere wichtige Industriesektoren mit hohem Energieaufwand, wie Papier-, Chemie- und Lebensmittelindustrie, in Österreich untersucht werden.


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Tausendundein Speicher
© Dachgold e.U - Cornelia Daniel, Initiatorin von Tausendundein Speicher, vor dem dritten Speicher der Initiative in Himberg, Niederösterreich.

Um Tausendundein Dach war es etwas ruhig geworden in letzter Zeit. Das Unternehmen wurde 2014 von Cornelia Daniel, Inhaberin der Solarberatung Dachgold, und dem Photovoltaikspezialisten 10hoch4 gegründet. Vor über drei Jahren erreichte man – Nomen est Omen – ein langgehegtes Ziel und enthüllte das 1001. Photovoltaik-Dach auf der Interspot Film GmbH in Wien, brutkasten berichtete.

Der Weg von Tausendundein Dach bis zu Tausendundein Speicher

2025 folgte erstmals die Errichtung einer Photovoltaikanlage auf einem denkmalgeschützten Gebäude, am Schloss Rodaun, und damit das 1.235. Dach. Nun widmet man sich mit dem neuen Namen Tausendundein Speicher der Errichtung von 1.001 dezentralen Gewerbespeichern bis 2033.

„Nach dem Kraftakt von Tausendundein Dach fangen wir noch einmal von vorne an“, erklärt Cornelia Daniel gegenüber brutkasten. „Wenn man so ein großes Ziel erreicht hat, dann bleibt die Frage, was kommt danach?“

Daniel hatte darauf nicht gleich die richtige Antwort, gesteht sie, als sie nach ihren nächsten Zielen, der nächsten Vision gefragt wurde: „2.000 Dächer bzw. 10.000 Dächer klangen langweilig.“ Zudem merkte die Founderin, dass in der aktuellen Rezession die Investitionsbereitschaft in PV trotz bleibender Nachfrage sank.

So sprach Daniel mit Kunden, hörte zu, erkannte ihren Bedarf und merkte, dass sich im Dezember 2024 ein Schlüsselmoment entfaltete. „Die Batteriepreise hatten sich halbiert und die Strompreise waren gestiegen“, erklärt sie. „Plötzlich rechneten sich Speicher, was vorher nicht der Fall war.“

Start 2025

Ab Anfang 2025 beschäftigte sich die Gründerin somit intensiv mit dem Thema, entwickelte (gemeinsam mit einem deutschen Partner) Tools zur Berechnung und plötzlich war der Moment da. „Es war irgendwie einfach logisch. Etwas, wo man später denkt, warum sind wir nicht schon vorher darauf gekommen.“

Also startete Daniel Tausendundein Speicher und setzte erste Projekte um, damit sie bereits etwas vorweisen konnte, noch bevor sie an die Öffentlichkeit ging.

Erste Speicher in Betrieb

So laufen bereits die ersten Gewerbespeicher: Elf Anlagen mit zusammen rund 900 Kilowattstunden sind in Betrieb, sechs in Wien und fünf in Niederösterreich. Das Spektrum reicht derzeit von 14 bis 240 Kilowattstunden.

„Alle bleiben mit ihrer Anschlussleistung unter 250 Kilowatt und fallen damit in die einfachste Anschlusskategorie, ohne teure Netztechnik und erweiterte Nachweise. Der Fokus liegt bewusst auf dieser Größenklasse. Eine Beschränkung ist das nicht: Größere Anlagen werden auf Wunsch samt Verfahren umgesetzt“, heißt es per Aussendung. Anm.: Mit der nächsten Stufe des Elektrizitätswirtschaftsgesetzes dürfen Unternehmen ab 1. Oktober Strom zwischen eigenen Standorten teilen und direkt an andere Betriebe liefern.

© Dachgold e.U – Cornelia Daniel in Himberg, Niederösterreich.

Tausendundein Speicher simuliert

Laut eigenen Angaben braucht Österreich bis 2040 8,7 Gigawatt Batteriespeicherleistung, davon 6,0 Gigawatt dezentral bei Haushalten und Gewerbe. Nur gehe, so Daniel, der Ausbau zäh voran.

„Ich sehe Großspeicherprojekte, die seit drei bis sechs Jahren in Planung sind und noch immer nicht am Netz. Unsere Anlagen stehen in wenigen Monaten.“ Mittelgroße, betriebsintegrierte Speicher hinter dem Zählpunkt einer bestehenden PV-Anlage seien nämlich „genehmigungsarm und, wenn keine baulichen Maßnahmen nötig sind, schneller am Netz“.

Jede Anlage wurde vorab anhand des tatsächlichen Viertelstunden-Lastprofils des Betriebs simuliert, nicht „einfach überschlagen“. Ein Gewerbespeicher rechnet sich, so die Gründerin, selten über einen einzigen Effekt. Entscheidend sei das sogenannte Profit-Stacking: Mehrere Erlösquellen werden kombiniert. Dazu gehört zunächst, mehr vom selbst erzeugten Solarstrom zu nutzen. Hinzu kommen die Kappung von Lastspitzen, die den Leistungspreis bestimmen, und ein intelligenter Stromeinkauf, bei dem der Speicher in günstigen Stunden geladen wird, erklärt sie.

„Speichern durfte man immer. Was sich ändert, ist, dass es sich jetzt rechnen lässt“, erklärt Daniel. „Weil Viertelstundenwerte für viele Zählpunkte verfügbar sind, können wir einem Betrieb ziemlich genau sagen, was es ihm bringt, seine Verbräuche zu verschieben. Das war jahrelang Bauchgefühl. Jetzt ist es eine Rechnung, und sie geht auf.“

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