Wärmepumpe : Ecop: Wie zwei Österreicher Wärmepumpen revolutionieren wollen

Sie ist fast acht Meter lang, zwei Meter hoch und zwei Meter breit. Wer die Werkshalle des jungen Unternehmens ecop betritt, dem sticht der metallische Gigant sofort ins Auge. Das sei aber noch eine „bewusst kleinere Variante“, so die beiden Unternehmer Bernhard Adler und Sebastian Riepl über ihr Werk. Unter strengsten Geheimhaltungsvereinbarungen entsteht im 23. Wiener Gemeindebezirk Liesing damit die nächste Generation von Strömungsmaschinen. Denn woran die mittlerweile neun Mitarbeiter von ecop arbeiten, verwirklicht nicht nur ein völlig neues Prinzip, sondern bricht auch sämtliche Effizienzrekorde. Ein technologischer Durchbruch, der zuerst auf kräftigen Widerstand stoßen sollte.

Wärmepumpen nehmen Energie aus der Umgebung auf und übertragen diese zusammen mit der Antriebsenergie in ein Verteilersystem. Ein gutes Anwendungsszenario sei die Kombination einer Wärmepumpe mit einem Biomasseheizkraftwerk: Eine Stadt soll dabei mit umweltfreundlicher Heizwärme versorgt werden. Um auch die Energie aus der Rauchgaskondensation bei einer Temperatur von unter 60 Grad nutzen zu können, braucht es eine Wärmepumpe. Ihre Aufgabe ist es, das Temperaturniveau zu heben. „Bei Fernwärme wären das über 90 Grad“, so Riepl. Bis zu 30 Prozent der Kesselleistung sind dabei noch in der Rauchgaskondensation enthalten. Das Problem: Konventionelle Wärmepumpen schaffen diesen hohen Temperaturhub bzw. die hohen absoluten Temperaturen erst gar nicht – „oder zumindest nur mit großen Verlusten“, so Adler. Anders die neue Technologie von ecop: Denn dort kann das Rauchgas effizient auf 30 bis 40 °C gekühlt und im selben Zug Wasser auf 90 °C gebracht werden. „Damit wird die Energie von der Kondensation nutzbar“, so Riepl. „Die Maschine funktioniert dabei so wie ein Gegenstromwärmetauscher, der mittels elektrischem Strom die Temperatur von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau tauscht.“

Extraplus der ecop-Maschine: Sie vereint zwei Prinzipien in einem. Die Maschine kann sowohl als Hochtemperaturwärmepumpe als auch zur Erzeugung von Kälte genutzt werden. Oft kommen klimaschädliche Kältemittel zum Einsatz. Die von Umweltschützern verhassten Mittel sind auch der EU ein Dorn im Auge: Ein Kilogramm Kältemittel entspricht so beispielsweis 1,3 Tonnen Kohlendioxid und macht dadurch diese konventionellen Mittel zu den ersten Abschusskandidaten in den F-Gas-Verordnungen der Union. ecop hat, laut eigenen Angaben, die weltweit einzige Technologie, „die Betriebsbedingungen von minus 100 bis zu 200 Grad plus effizient schafft“, so Adler. Mit einem Wirkungsgrad von über 99 Prozent riecht die Erfindung damit bereits schwer nach Weltrekord.

Schon während des Maschinenbaustudiums hatte Bernhard Adler die Idee zu diesem technologischen Durchbruch. Abge- schaut von einem physikalischen Vorgang aus der Natur wollte er 2006 das Prinzip der zentrifugalen Verdichtung auf eine Maschine umlegen. Sofort Feuer und Flamme für diese Idee war Studienkollege Riepl. Von der grünen Wiese weg machten sich beide an die ersten Rechenmodelle. „Es war zu Anfang reine Grundlagenforschung“, so Riepl. Verleichbare Ansätze gab es nicht.

2007 wurde das Verfahren zum Patent angemeldet. Dabei stießen Adler und Riepl zunächst auf heftigen Wiederstand. „Uns wurde damals nahegelegt, diese Idee nicht weiter zu verfolgen, denn diese Art von Energiesparen brauche niemand“, erinnert sich Riepl noch gut. Die Ablehnung war groß und dennoch für Adler verständlich: „Wer auf Altbewährtes setzt, kann sich nicht vorstellen, dass es etwas Besseres geben könnte.“ Einzige Förderunterstützung gab es von Seiten der Stadt Wien (ZIT) und der FFG. Doch die beiden Gründer wussten um das Potenzial ihrer Technologie und rückten von ihrer Idee nicht ab. Jeder Schritt musste dabei wohl überlegt sein. „Wir haben Entwicklungskosten im Millionenbereich“, resümiert Riepl die Entwicklungskosten für einen Prototypen.

2011 trat der erste Business-Angel ins Rampenlicht: Michael Mirow, ehemaliger Planungschef der Siemens AG, erkannte das Potenzial dieser Technologie und investierte in das kleine Start-up. Ein Jahr später folgten die Venture-Capital-Gesellschaft fsb ventures sowie der oberösterreichische Hightech-Fonds. Ein Grund, warum eine neue Produktionsstätte in Oberösterreich aufgebaut wird.

Kern der neuen Technologie ist laut Adler ein „komplett neuartiges Verdichtungssystem“. Herkömmliche Strömungsmaschinen verdichten mithilfe von enormen Geschwindigkeiten und kassieren damit enorme Verluste. Die neue Technologie arbeitet zwar auch mit extrem hohen Geschwindigkeiten, trickst aber quasi das darin enthaltene Medium aus. „Indem bei unserer Maschine alles rotiert, bewegt sich das Medium zwar sehr schnell, sieht aber zur Wand hin nur eine niedrige Geschwindigkeit, da sich das Medium auch bewegt“, erklärt Adler das Prinzip. Druck und Temperatur des Arbeitsmediums können für den jeweiligen Verwendungszweck durch die Rotationsdrehzahl angepasst werden. Dadurch schaffen Adler & Riepl einen Wirkungsgrad von über 99 Prozent für die Druckänderung. Das Medium ist dabei ein spezielles Edelgasgemisch. Warum ausgerechnet ein Gas zum Einsatz kommt, erklärt Riepl so: „Die Grundregeln der Thermodynamik besagen, dass mit der Verdichtung auch die Temperatur des Gases steigt. Entzieht man aber die Wärme, expandiert das Gas wieder und es wird kälter als es vorher war.“ Zusätzliches Plus: Ein Einsatz von klimaschädlichen Kältemitteln wird unnötig.

Was ihnen vor acht Jahren fast keiner glauben wollte, trifft nun den Nerv der Zeit. Mit dem Auftauchen der 2020-Ziele der EU könnte genau diese neuartige Technologie vor allem für Industrieanlagen eine willkommene Alternative zu fossilen Brennstoffen und konventionellen Kältemitteln sein. „Gerade in der Industrie fallen große Energiemengen an, aus denen sich das ganze Jahr über, je nach Bedarf, Wärme oder Kälte gewinnen lässt“, so Riepl. Seit die beiden Maschinenbauer ihre Technologie vor einigen Wochen auf der Linzer VDI-Tagung der deutschen Ingenieurswelt präsentiert haben, „regt sich wieder einiges“, so Adler. Geht es aber um ihre Interessenten, herrscht absolute Diskretion. Nur so viel verrät Riepl: „Der Start im Feldversuch steht unmittelbar bevor.“

Die Antwort, „wo sich ecop in fünf Jahren sieht“, überlegen sich die beiden Pioniere gut. Sie seien zwar kurz vor Markteintritt, aber bei solchen Projekten spreche man dann doch von längeren Zeiträumen bis hin zum serien- reifen Produkt. Nur eines steht für beide fest: „In fünf Jahren werden wir schon deutliche Energieeinsparungen erzielt haben und unsere Mühen für eine umweltfreundlichere Zukunft haben sich dann endlich gelohnt.“ (eb)