Wenn man im Internet nach Industrie oder industrieller Produktion sucht, dann findet man sehr schnell Fotos rauchender Schlote, schweißender Fachkräfte in Produktionshallen und von mit Robotern bestückten Fließbändern. All diese Prozesse benötigen Energie, in Form von Strom sowie in Form von Wärme.
Industrielle Prozesse benötigten 2020 circa 25% der europäischen Energie, zwei Drittel des Energieverbrauchs wurde für die Wärmeerzeugung benötigt (mehr dazu hier). Effizienzmaßnahmen im Bereich der industriellen Wärmeerzeugung sind zur Bekämpfung des Klimawandels und für Sicherstellung der europäischen Energieversorgung also hochrelevant.
Aus diesem Grund waren innovative Wärmepumpen kürzlich im Fokus eines Sustainability Insights der Plattform Industrie 4.0. Bei den Sustainability Insights stellen sich spannende Unternehmen vor, die an der Schnittstelle von Digitalisierung und Nachhaltigkeit agieren und hier Vorreiter sind. Als Vortragender war Andreas Längauer zu Gast, der bei ecop als Simulationsingenieur tätig ist.
Ziel: Abwärmenutzung maximieren
Die ecop Technologies GmbH ist ein 2011 gegründetes, oberösterreichisches Unternehmen, das sich der Dekarbonisierung von Wärmeprozessen in der Industrie verschrieben hat. Das Unternehmen hält mittlerweile zahlreiche Patente und wurde bereits mehrfach ausgezeichnet, zuletzt im Oktober 2022 mit dem Innovators Award des EIT InnoEnergy.
Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren
ecop, erklärt in einem Kurzvideo
Ziel von ecop ist die Maximierung der industriellen Abwärmenutzung mit Hilfe einer so genannten Rotationswärmepumpe. Diese soll dabei helfen, möglichst viel Energie aus der Industrie über die Wärmepumpe wieder zurückzugewinnen.
Alleinstellungsmerkmal Rotationswärmepumpe
Wärmepumpen kennt man aus Privathaushalten. Insbesondere Kompressionswärmepumpen kommen z.B. in der Gebäudetechnik häufig zum Einsatz. Auch in der Industrie werden Wärmepumpen bereits eingesetzt. Ihre Nutzung beschränkt sich jedoch auf den niedrigeren Temperaturbereich (< 100°C).
Das möchte die Rotationswärmepumpe ändern. Die Technologie setzt dabei auf den Joule-Prozess in Verbindung mit einem Rotationsprozess. Diese Herangehensweise ermöglicht der Rotationswärmepumpe die Erzeugung von Wärme mit einer Temperatur von bis zu 150°C.
Industrieprozesse, die solche Temperaturen voraussetzen, werden bislang zumeist mit Hilfe fossiler Brennstoffe umgesetzt. Insbesondere der Einsatz von Erdgas kann durch eine Dekarbonisierung von Industrieprozessen mit Temperaturen >100°C reduziert werden. Zusätzlich setzt die Rotationswärmepumpe bei der Wahl des Kältemittels auf eine CO2-neutrale und umweltfreundliche Edelgaskombination.
Einsatz und Anwendungsgebiete
Die Rotationswärmepumpe ermöglicht eine thermische Leistung in Höhe von 700kW. In Kombination mit Maßnahmen im Bereich erneuerbarer Energien (z.B. Photovoltaik, Eisspeicher…) kann der Einsatz eines solchen Geräts zur Energieunabhängigkeit eines Industriebetriebs maßgeblich beitragen. Laut Angaben des Unternehmens amortisiert sich die Investition in eine Anlage abhängig von den aktuellen Energiepreisen nach wenigen Jahren.
Für die Rotationswärmepumpe gibt es viele (potenzielle) Anwendungsgebiete. So könnte sie beispielsweise im Bereich der Fernwärme bei der Abgaskondensation von Heizkraftwerken eingesetzt werden. In der Papier- oder der Textilindustrie könnte sie genutzt werden, um den für die Produktion benötigten Dampf bereitzustellen. Ein Einsatz der Rotationswärmepumpe wäre auch bei Prozessen wie der Pasteurisierung, der Destillation oder für die Elektrolyse möglich.
Digitale Optimierung der Optimierung
Bei ecop arbeitet man also daran, möglichst viel Wärme aus industriellen Prozessen herauszuholen und nutzbar zu machen. Die Wärmerückgewinnung soll optimiert werden. Gleichzeitig wird auch die eigene Technologie optimiert, z.B. mit Hilfe des Einsatzes eines digitalen Zwillings.
Im Projekt ROHAN möchte ecop, gemeinsam mit dem AIT, die Steuerung der Rotationswärmepumpe mit digitalen Werkzeugen erleichtern. Dabei wird Strömungssimulation für die Erstellung eines digitalen Abbilds der Maschine eingesetzt, welches wiederum die funktionale Regelung einer realen Anlage ermöglichen soll.
Ausblick und Danke
2023 soll die Rotationswärmepumpe in einer ersten Kleinserie produziert werden. Die Prototypenentwicklung erfolgt bereits seit 2012, 2020 wurde eine Referenzanlage in Schwarzau in Niederösterreich in Betrieb genommen. Für die Ausweitung der Produktion wird auch der ecop-Standort in Oberösterreich erweitert. Aktuell arbeitet man zudem an der benötigten Finanzierung für die geplante Skalierung der Produktion.
Wir bedanken uns bei Hrn. Längauer für seinen Input sowie bei allen TeilnehmerInnen des Sustainability Insights! Die Nachhaltigkeit der Produktion ist der Schwerpunkt der ExpertInnengruppe Kreislauforientierte Produktion der Plattform Industrie 4.0. Die Veranstaltungen der Plattform Industrie 4.0 sind für alle Mitglieder der Plattform zugänglich. Sollte Ihr Unternehmen Mitglied, Sie aber nicht auf unseren Verteilern sein, melden Sie sich bitte bei faelbl@plattformindustrie40.at. Sollte Ihr Unternehmen noch kein Mitglied sein, freuen wir uns ebenfalls über Ihre Kontaktaufnahme.
Foto von Martin Adams auf Unsplash
