Dampf und Wärme für die pharmazeutischen Unternehmen, eine Megaanlage in Wien (Titelbild), die Ablösung von Erdgas für Wärme und Kühlung in Dornbirn sowie die Nutzung von Energie aus Abwasser in Gleisdorf.

Takeda: Substitution in der Wärme- und Dampferzeugung

Die Arzneimittelproduktion ist energieintensiv, da Rohstoffe, Zwischenprodukte und Medikamente gekühlt werden müssen und gleichzeitig Wärme und Dampf für chemische und biologische Prozesse oder ein steriles Produktionsumfeld benötigt wird. Das biopharmazeutische Unternehmen Takeda integriert gemeinsam mit dem BMK, dem Klima- und Energiefonds und dem AIT ein Forschungsprojekt im Rahmen von »New Energy for Industry« (NEFI). Mit AHEAD (Advanced Heat Pump Demonstrator) wird erstmals eine dampf­erzeugende Wärmepumpe im industriellen Betrieb integriert.

Die erdgasfreie Dampferzeugung zielt darauf ab, eine CO2-Reduktion von bis zu 90 % am Arzneimittelproduktionsstandort in Wien zu erreichen und dabei ausschließlich natürliche Kältemittel zu verwenden. Das AHEAD-System setzt auf die Weiterentwicklung von Prozessen auf Basis einer Wärmepumpe von SPH (Sustainable Process Heat), um Temperaturen von 200 bis 260 °C zu erreichen. Bei Takeda werden 184 °C bei 11 bar für die Dampfversorgung benötigt. Zusätzlich wird die Abwärme der Kälteanlage weiterverwendet und mit einer Wärmepumpe auf 65 bis 70 °C erwärmt – für das Heizungswasser am Standort. 

Forschungsprojekt: AHEAD (»Advanced Heat Pump Demonstrator«) 
Zeitraum: Inbetriebnahme voraussichtlich Ende 2024, finale Auswertung Ende 2025.
Hintergrund: Im Temperaturbereich unter 200 °C hat der Einsatz von industriellen Hochtemperaturwärmepumpen enormes Potenzial.

Wien Energie: Leistungsstärkste Großwärmepumpe

Direkt neben der ebswien Kläranlage in Wien-Simmering errichtet Wien Energie derzeit eine der leistungsstärksten Großwärmepumpen Europas. Drei Wärmepumpen für die erste Ausbaustufe wurden bereits angeliefert. In dieser Stufe will Wien Energie ab Mitte 2023 klimaneutrale Fernwärme für bis zu 56.000 Wiener Haushalte erzeugen. Dazu wird die Restwärme aus dem Abwasser der Kläranlage genutzt, das normalerweise nach der Reinigung in den Donaukanal fließt.

Über einen Umweg in die Großwärmepumpenanlage werden nun mit Wärmetauschern dem gereinigten Wasser rund 6 °C entzogen. Diese geringe Temperatur wird in der Anlage genutzt, um Wärme mit mehr als 90 °C zu erzeugen. Zwei Drittel der benötigten Energie kommen aus der Abwärme des gereinigten Abwassers der Kläranlage. Das letzte Drittel wird mit Ökostrom direkt aus dem benachbarten Donaukraftwerk Freudenau gedeckt. Im Endausbau ab 2027 wird die Anlage aus sechs Wärmepumpen bestehen. Jede der rund zwölf Meter langen, neun Meter breiten und sieben Meter hohen Wärmepumpen bringt ein Betriebsgewicht von rund 205 Tonnen auf die Waage. 

Projekt: Großwärmepumpe ebswien Kläranlage
Leistung: Erste Ausbaustufe: 55 MW, Vollausbau: 110 MW Fernwärme für bis zu 112.000 Haushalte.
Hintergrund: Wien Energie investiert rund 70 Millionen Euro in das Großprojekt. Im Vollausbau steigert die Stadt mit der Anlage den Anteil erneuerbarer Fernwärme um bis zu 14 %.

Siemens: Krankenhaus Dornbirn

Das Krankenhaus der Stadt Dornbirn ist das einzige Stadtkrankenhaus im Vorarlberg und zählt zu einem der größten Energieverbraucher der Stadt. Durch seine hohe soziale Verantwortung ist das gesamte Team bestrebt, auch den Energieverbrauch laufend zu senken. Gemeinsam mit Expert*innen von Siemens in Vorarlberg wurde die Gebäudetechnik optimiert, sodass beispielsweise 92,5 % des Bedarfs mit erneuerbarer Energie abgedeckt wird, wie etwa mit Holz oder der Überwärme von Kältemaschinen. Die Wärme aus der Kälteerzeugung wird üblicherweise als Abfallprodukt gesehen, das mit Kosten verbunden vernichtet werden muss.

Im Krankenhaus Dornbirn wird Wärme und Kälte ganzjährig genutzt. Das verbessert die Leistungszahl der Kältemaschine. Im Sommer wird die Energieflussrichtung der Fernwärme-Übergabestation gedreht, um die Überschusswärme der Kältemaschine in das Fernwärmenetz einzuspeisen. Das für den Sommer überdimensionierte Hackschnitzelwerk der Stadt Dornbirn kann so stillgelegt werden. Im Zuge des Umbaus bei laufendem Betrieb wurden auch sieben neue OP-Säle errichtet – durch den effizienten Gebäudebetrieb ist der Stromverbrauch im Krankenhaus aber gleich geblieben.

Projekt: Krankenhaus Dornbirn
Ergebnis: Lediglich 7,5 % des Wärmebedarfs des Krankenhauses wird noch mit Gas abgedeckt.
Umfang: Zusätzlich wurden Luftstromüberwachung und Beleuchtung in den OP-Sälen erneuert.

Stadtwerke Gleisdorf: Partizipation an Großforschungsprojekt

Neue Technologien und Lösungen in Fernwärmenetzen zu demonstrieren, ist das Ziel des Großforschungsprojekts ­ThermaFLEX. Es wird von AEE – Institut für Nachhaltige Technologien geleitet und im Rahmen der Forschungsinitiative »Green Energy Lab« vom Klima- und Energiefonds gefördert. Gemeinsam mit 28 Partnern wurden Demonstrationsprojekte in städtischen Fernwärmenetzen in der Steiermark, Salzburg und Wien umgesetzt. So haben die Stadtwerke Gleisdorf in Kooperation mit dem Abwasserverband Gleisdorfer Becken am Standort der Kläranlage eine neuartige Heizanlage errichtet.

In der neuen Anlage wird aus dem gereinigten Abwasser, das später in die Raab eingeleitet wird, Wärme mittels einer 800-kW-Großwärmepumpe entzogen. Diese nimmt die Abwärme bei einer mittleren Temperatur von 15 °C auf und produziert daraus Fernwärme mit bis zu 85 °C. Weiters wird das gereinigte Abwasser abgekühlt und ergibt aus ökologischer Sicht eine Verbesserung für die Wasserqualität der Raab. Der zum Betrieb notwendige Strom wird im naheliegenden und neu revitalisierten Wasserkraftwerk erzeugt. 

Forschungsprojekt: ThermaFLEX
Leistung: Jährlich rund 4.000 MWh Wärmeenergie für rund 330 Haushalte in der direkten Umgebung.
Ergebnis: Wenn final alle zehn Demonstratoren des Projekts ThermaFLEX umgesetzt sind, werden jährlich rund 45.000 Tonnen CO2 eingespart.

(Bilder: Takeda, Wien Energie/Johannes Zinner, Klaus Hartinge, Stadtwerke Gleisdorf)