Rund 70 Prozent der erzeugten Energie entweichen als Wärme direkt in die Atmosphäre. Am schwersten nutzbar ist die lauwarme Wärme unter 100°C, weil sich ihre Rückgewinnung meist nicht lohnt. Das schwedische Unternehmen ZIGRID behauptet, dafür eine Lösung zu haben, und zwar ganz ohne Turbine: ein Gas, das sich im Takt ausdehnt und wieder zusammenzieht und am Ende einen Generator antreibt. Sieh dir an, wie das funktioniert und wohin die Technologie soll, und prüfe am Ende, wie viel von diesem Energierätsel bei dir hängen geblieben ist.
Europa will bis 2050 Netto-Null-Emissionen erreichen. Die Richtung scheint klar: weniger fossile Brennstoffe, mehr Sonne und Wind. Die Kohleförderung sinkt stetig, während Sonnen- und Windenergie im Energiemix einen immer wichtigeren Platz einnehmen.
Es gibt jedoch ein Problem, über das seltener gesprochen wird als über Solarmodule und Windräder. Rund 70 % der erzeugten Energie gehen als Wärme verloren, die einfach in der Atmosphäre landet. Das ist kein abstrakter Verlust: Er wirkt sich auf den CO2-Fußabdruck und die Kosten energieintensiver Industriezweige aus und erwärmt nebenbei die Umgebung.
Betriebe können Abwärme zurückgewinnen, nur ergibt das wirtschaftlich nicht immer Sinn. Ist die Wärme von geringer Qualität, also unter 100°C, lohnen sich solche Lösungen in der Regel nicht.
Das Ergebnis? Bereits erzeugte Energie geht ungenutzt verloren.
Dieses Problem hat sich das schwedische Unternehmen ZIGRID vorgenommen. Das Projekt heißt ZiGrid Technology, und sein englischer Titel bringt den Anspruch gut auf den Punkt: Shifting Waste Heat from Problem to Power, sinngemäß: Abwärme vom Problem zur Energiequelle machen.
Woher kommt das Thema? Lars Birging, der Projektkoordinator, verweist auf die Erfahrung des Teams: „Einer der Gründer unseres Unternehmens verfügte über profundes Wissen über die Restwärme aus der Fertigungsindustrie“. Weitere Recherchen und Besuche in anderen Branchen zeigten, dass Abwärme ein gewichtiges Problem ist und keine Kuriosität einer einzelnen Branche.
Das Prinzip lässt sich ohne Formeln erzählen. Die Technologie nimmt Restwärme mit einer Temperatur von 50–80°C und nutzt sie, um ein Gas zu erhitzen und auszudehnen. Das Material dehnt sich zyklisch aus und zieht sich wieder zusammen, ein bisschen wie Lungen, die ständig Luft holen und wieder ausatmen.
„Die Energie dieser zyklischen Bewegung wird mittels Hydraulik nutzbar gemacht, um einen Generator für die Stromerzeugung anzutreiben“, erklärt Birging.
Am interessantesten ist, was in diesem System fehlt. „Das Besondere an dieser Technologie ist, dass sie keine Turbinen verwendet“, betont der Koordinator. Laut den Entwicklern behält das Gerät gerade deshalb bei niedrigen Temperaturen einen höheren Wirkungsgrad und kann schon ab 50°C arbeiten.
Es lohnt sich, die Zahlen zusammenzustellen, die in dieser Geschichte vorkommen:
Das Projekt wurde vom Europäischen Innovationsrat (EIC) unterstützt. Ziel war es, die Technologie auf den Markteintritt vorzubereiten, und nebenbei analysierte das Unternehmen, wo es sie verkaufen könnte. Die Gesamtkosten des Projekts betrugen 4 147 365 Euro, davon entfielen 2 499 999 Euro auf den EU-Beitrag. Die Arbeiten dauerten vom 1. März 2024 bis zum 31. August 2026.
„Die Idee war es, von der Erprobung an Standorten der Kundschaft zur Optimierung und Qualitätssicherung unseres Produkts überzugehen“, sagt Birging. Damit das gelang, wurde ein technisches Team zusammengestellt, das sich mit den Problemen der Skalierung befasste.
Konfigurationen unterschiedlicher Größe wurden in der Stahlindustrie erprobt. Die Ergebnisse wurden mit denen von Wasserstofferzeugern sowie der Papier- und Zellstoffindustrie verglichen.
Nicht alles lief glatt. „An einem unserer Pilotstandorte mussten wir uns mit deutlich höheren Temperaturen auseinandersetzen als erwartet, doch das hat unserer Entwicklung geholfen“, räumt Birging ein. Das Team benannte die wichtigsten Bereiche zur Verbesserung und übersetzte die Ergebnisse in einen technischen Arbeitsplan, der mit dem Geschäftsplan abgestimmt ist.
Wo kann diese Technologie am meisten nützen? Das Team verweist auf Rechenzentren, die große Mengen Wärme erzeugen. „Diese passen hervorragend zu unserer Lösung und sind zu unserem strategisch wichtigsten Segment geworden“, sagt Birging. Das Unternehmen sieht in diesem Segment das strategisch wichtigste.
Die nächsten Schritte sind die Zertifizierung, der Ausbau der Produktionskapazität und der Abschluss von Verträgen mit Kundschaft, zu der Wasserstofferzeuger und Rechenzentren gehören. Das Ganze soll die Energie- und Klimaziele der EU unterstützen.
Diese Geschichte zeigt, dass die Energiewende nicht nur aus neuen Windparks und Dächern voller Solarmodule besteht. Ebenso wichtig ist die Frage, was mit der Energie geschieht, die bereits erzeugt wurde und gerade entweicht. Für Studierende der Energietechnik, des Maschinenbaus oder des Umweltingenieurwesens ist das ein gutes Beispiel dafür, wie einfache Physik, ein Gas, das sich ausdehnt und zusammenzieht, zu einem Produkt mit Geschäftsplan, Tests im Stahlwerk und einer Kundenliste werden kann. Und für künftige Informatikerinnen und Informatiker eine Besonderheit: Die Wärme aus dem Serverraum, heute ein Ärgernis, ist für dieses Unternehmen ein Rohstoff.
Das schwedische Unternehmen ZIGRID entwickelt im Projekt ZiGrid Technology ein System, das Abwärme mit einer Temperatur von 50–80°C in Strom umwandelt, ohne Turbinen, dank eines Gases, das sich zyklisch ausdehnt und zusammenzieht, und eines hydraulischen Systems. Die Technologie wurde in der Stahlindustrie erprobt, und das Unternehmen zielt nun auf Zertifizierung, höhere Produktion und Kundschaft wie Rechenzentren und Wasserstofferzeuger.
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