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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Beyond Gravity Austria
© Beyond Gravity Austria/Canva - Kurt Kober, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria.

Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) zählt mit rund 57 Millionen Euro Umsatz (2025) und rund 250 Mitarbeitenden zu den größten österreichischen Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eigenen Angaben nach eine Exportquote von rund 100 Prozent. Erst kürzlich hat der Weltraumzulieferer seine Produktionsfläche in Niederösterreich verdoppelt – brutkasten berichtete über den 4,5-Millionen-Euro-Ausbau.

Beyond Gravity: Navigationsempfänger für zwei NASA-Wettersatelliten

Nun wird die nächste Generation von US-Wettersatelliten mit Technologie aus Österreich ausgestattet. Beyond Gravity Austria liefert – wie man vermeldet – hochpräzise Navigationsempfänger für zwei NASA-Wettersatelliten, die ab 2032 für die US-Wetterbehörde NOAA ins All starten sollen. Gebaut werden die Satelliten vom US-Unternehmen Lockheed Martin in Colorado.

Die Navigationsempfänger aus Wien werden – so der Claim – die Position der Satelliten in rund 36.000 Kilometern Höhe mit einer Genauigkeit von weniger als 20 Metern bestimmen.

„Im Rahmen unseres ersten Vertrags mit Lockheed Martin werden wir Navigationsempfänger für zwei NASA-Wettersatelliten liefern. Je genauer die Position des Satelliten durch unseren Empfänger bestimmt wird, desto genauer sind die Wetter- und Umweltdaten“, sagt Kurt Kober, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria. Die Wettersatelliten namens GeoXO sollen die Vorhersage von Unwettern sowie die Überwachung von Umwelt- und Klimaphänomenen in der westlichen Hemisphäre deutlich verbessern.

Nicht die erste NASA-Partnerschaft

Beyond Gravity Austria lieferte schon mehrmals Technik für NASA-Satelliten, etwa einen Navigationsempfänger für den 2018 gestarteten NASA-Umweltsatelliten ICESat-2 oder Navigationsempfänger für den 2024 gestarteten Klimaschutzsatelliten PACE inklusive Thermalisolation für ein NASA-Instrument des Satelliten.

Die Wettersatelliten GeoXO (Geostationary Extended Observations) werden in einer geostationären Umlaufbahn über dem Äquator betrieben. In dieser Höhe von rund 36.000 Kilometern bewegen sie sich mit derselben Geschwindigkeit, wie die Erdrotation und können dadurch kontinuierlich dieselbe Region der Erde beobachten.

© zVg – Infografik zu den GeoXO-Wettermissionen.

„Unsere GEORIX-Empfänger bieten selbst in einer Entfernung von 36.000 Kilometern eine Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von weniger als 20 Metern. Damit setzen wir neue Maßstäbe für präzise Echtzeit-Navigation an Bord von Satelliten“, so Kober. Im Jahr 2023 wurde der erste GEORIX-Navigationsempfänger ins All geschickt; er bestimmt die Position des NASA-Klimainstruments TEMPO, das atmosphärische Gase (Ozon, Stickstoffdioxid und Formaldehyd) sowie Aerosole über Nordamerika misst.

Rund 30 Satelliten nutzen Navigationsempfänger von Beyond Gravity

Insgesamt nutzen derzeit etwa 30 Satelliten Navigationsempfänger von Beyond Gravity zur Positionsbestimmung. Die Empfänger kommen bei Satelliten von der niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) bis zur geostationären Erdumlaufbahn (GEO) zum Einsatz, also in Entfernungen von etwa 1.000 Kilometern bis 36.000 Kilometern von der Erde. Alle weltraumgestützten Navigationsempfänger werden am österreichischen Standort von Beyond Gravity in Wien entwickelt und produziert.

Die GeoXO-Mission soll Bilder und atmosphärische Messungen der westlichen Hemisphäre der Erde und eine Echtzeit-Erfassung der Blitzaktivität liefern sowie kurzfristige Wettervorhersagen und Warnungen vor Extremwetter und Umweltgefahren unterstützen.

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