Ob im Bereich Food, Chemie oder Pharma: Industrielle Prozesse mit Temperaturen bis zu 200 Grad Celsius verbrauchen in der Schweiz rund 33 Petajoule Wärme pro Jahr. Das sind über 50 Prozent der Wärme, die von der Industrie insgesamt benötigt wird. Eine vielversprechende Option zur Dekarbonisierung der Energieerzeugung sind Wärmepumpen. Damit diese den hohen Ansprüchen und den individuellen Bedürfnissen der einzelnen Unternehmen genügen, brauchen sie flexible Kältemittel. Ein Team der ETH Zürich und der Ostschweizer Fachhochschule (OST) erforscht dafür Kältemittelgemische. Seit März 2022 wird das Projekt von SNF und Innosuisse im Rahmen des gemeinsamen Förderangebots BRIDGE Discovery unterstützt. Es läuft noch bis Ende September 2026.
"Durch ihre besonderen thermodynamischen Eigenschaften können Kältemittelgemische gleichzeitig die Flexibilität, die Effizienz und die maximale Temperatur von Industriewärmepumpen erhöhen", erklärt Leon Brendel, Teamleiter Wärmepumpen und Kältetechnik an der OST und Projektleiter des gemeinsam mit der ETH eingereichten Projekts. "Unsere Gemische wurden anfangs sehr skeptisch begutachtet: Alle hatten Angst, dass sich die Komponenten trennen", erinnert er sich. Das Projektteam hat im Labor ein Wärmepumpen-Modell aufgebaut, damit dutzende verschiedene Mischungen getestet - und konnte diese Befürchtungen widerlegen.
Pilotanlage bei Lindt & Sprüngli
Von Anfang an setzte das Projekt auf eine Begleitgruppe aus der Industrie, zusammengesetzt aus 14 Firmen von Grosskonzernen bis zu KMU. So konnten sie den konkreten Bedarf abklären und die Überlegungen mit der Praxis spiegeln. In dieser Begleitgruppe war auch die Scheco AG aus Winterthur, welche Wärmepumpen entwickelt und herstellt. Geschäftsführer Marc Grünig liess sich die Technologie von Leon Brendel und seinem Team im Detail erläutern und setzt nun auf die neu entwickelten Kältemittelgemische: "Wir freuen uns sehr, die Forschungsresultate direkt aufzugreifen und in einer neuen Generation von Wärmepumpen anzuwenden", erklärt er. Ihn überzeuge vor allem, dass damit gleichzeitig die Anschaffungs- und die Betriebskosten für die Anlagen sinken. "Das ist ein starkes Argument für die Kundschaft unserer Wärmepumpen", so Marc Grünig.
Gedanken über die Dekarbonisierung macht sich beispielsweise auch die Lindt & Sprüngli AG mit Hauptsitz in Kilchberg am Zürichsee. "Wir möchten im nächsten Jahr eine Pilotanlage der Scheco AG am Standort Kilchberg aufstellen, um die Technologie zu demonstrieren und die Erkenntnisse anderen zur Verfügung zu stellen", sagt Leonhard Wolscht, Verantwortlicher für die Neugestaltung der Wärmeversorgung bei Lindt & Sprüngli. Mittlerweile ist die Schokoladeherstellerin auch Teil der Begleitgruppe des BRIDGE-Discovery- Projekts. "Wir haben stark von der Zusammenarbeit mit der ETH und OST profitiert", betont Wolscht.
Erkenntnisse stossen auf grosses Interesse
Leon Brendel und die anderen Forschenden haben die Ergebnisse rund um die Kältemittelgemische laufend publiziert und an Konferenzen vorgestellt: "Wir stossen damit auf sehr grosses Interesse: Dank der BRIDGE- Discovery-Förderung waren wir ganz früh mit dabei und konnten gewichtige Publikationen herausgeben." Ein solches Projekt könne damit auch zum Karriere-Booster werden, da man sich einen Namen machen und zahlreiche Kontakte knüpfen könne. Er sei deshalb sehr dankbar für die Förderung: "Wir wollten mit systematischer Forschung in die Tiefe gehen und sie gleichzeitig klar auf die Anwendung ausrichten, aber noch ohne vorher festgelegten Industriepartner - also genau das, worauf BRIDGE ausgelegt ist." Dass nun bereits konkrete Anlagen in Planung seien, freut Brendel besonders. Er fasst zusammen: "Wir konnten signifikante Erkenntnisse gewinnen, die von der wissenschaftlichen Community und von der Industrie sehr gut aufgenommen wurden. Und das sogar schneller als erwartet."
Die Resultate des Projekts sind also vielfältig: Neue Forschung rund um Kältemittel, die Entwicklung neuer Wärmepumpen mit konkreten Pilotprojekten sowie bleibende Kollaborationen zwischen Hochschulen und Industriepartnern. Denn aus dem Projekt sind bereits Anschlussfragen entstanden, die das Projektteam der ETH und der OST auch in Zukunft gemeinsam angehen wollen.
Von der Forschung zur Innovation
Das Förderprogramm BRIDGE wird vom SNF und von Innosuisse gemeinsam finanziert. Es soll Forschende dabei unterstützen, ihre Ergebnisse aus der Forschung rasch in Produkte oder Dienstleistungen umzuwandeln.
Der Text dieser Medienmitteilung, ein Downloadbild und weitere Informationen stehen auf der Webseite des Schweizerischen Nationalfonds zur Verfügung.
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