Von wegen Dampf ablassen…

WIEN. Das Forschungsprojekt AHEAD (Advanced Heat Pump Demonstrator) wurde 2022 von dem Biopharmaunternehmen Takeda gemeinsam mit dem AIT Austrian Institute of Technology gestartet und im Rahmen der Forschungsinitiative „NEFI – New Energy for Industry“ durch den Klima- und Energiefonds, dotiert aus Mitteln des Bundesministeriums für Innovation, Mobilität und Infrastruktur, gefördert. AHEAD wurde 2023 mit dem Net Zero Industries Award in Österreich ausgezeichnet, auf der UN-Klimakonferenz COP28 präsentiert und ist Teil des Österreich-Pavillons der Weltausstellung Expo 2025 in Osaka, Japan.

Doch was ist AHEAD? AHEAD ist die erste industrielle Anwendung eines innovativen Hochtemperatur-Wärmepumpensystems mit 100% natürlichen Kältemitteln. Die am Takeda Standort in Wien eingesetzte Hochtemperatur-Wärmepumpe ermöglicht es erstmals, Prozessdampf vollständig ohne fossile Energieträger zu erzeugen: ein entscheidender Schritt in Richtung Netto-Null-Treibhausgasemissionen vor 2035, zu denen sich Takeda weltweit in seinen eigenen Betrieben verpflichtet hat.

Der Projektfortschritt
Basis war die bereits bestehende CO₂-freie Energiezentrale am Produktionsstandort Wien in der Langen Allee 24, die nun durch AHEAD erweitert wurde. Im Mai 2024 begannen die baulichen Vorbereitungsarbeiten und im Sommer 2024 startete die Bauphase von AHEAD. Im Sommer 2025 wurde die Hochtemperatur-Wärmepumpe erfolgreich in den Probebetrieb genommen.

Begleitet wird die Anlage von einem 4.000 Stunden umfassenden wissenschaftlichen Monitoring durch das AIT Austrian Institute of Technology, um Leistung und Übertragbarkeit der Technologie auf weitere Standorte und Industrien zu evaluieren. Zur Bestimmung des Dekarbonisierungspotenzials wurde ein neuartiger Ansatz entwickelt, der Prozessanforderungen und erwartete Prozessveränderungen, Lernkurven für Hochtemperatur-Wärmepumpen basierend auf den Erfahrungen des Demonstrationsbetriebes und möglichen Optimierungen sowie statistische Daten kombiniert. Dadurch kann die Betriebsstrategie der Anlage kontinuierlich optimiert werden.

Technologische Innovation
Das Kernstück von AHEAD ist die dampferzeugende Wärmepumpe der SPH Sustainable Process Heat GmbH, die mit 100% natürlichen Kältemitteln betrieben wird und in Kombination mit Dampfverdichtern Prozesstemperaturen von über 200°C erreichen kann – mehr als die für die pharmazeutische Produktion bei Takeda benötigten 184°C bei 11 bar(a). Ein wesentliches Merkmal von AHEAD ist die Nutzung der bereits vorhandenen Kälteanlagen und deren saisonal verfügbare Abwärme. Dadurch hat die Anlage das Potenzial über einen Zeitraum von mehr als sieben Monaten CO₂-freien Dampf zu erzeugen. Das jährliche Einsparpotenzial beträgt bis zu 1.600 Tonnen CO₂, was einer Reduktion von etwa 80% für den Standort Wien, Lange Allee 24 entspricht.

Nachhaltigkeit als gemeinsame Aufgabe
Andreas Kugi, Scientific Director des AIT: „Wärmepumpen werden ein zentrales Element der künftigen Energieinfrastruktur sein – auch in der Industrie. Mit AHEAD setzen wir mit der Entwicklung einer dampferzeugenden Wärmepumpe, die bei 11 bar und 184°C ausschließlich mit natürlichen Kältemitteln arbeitet, einen wichtigen Meilenstein. Industrielle Hochtemperatur-Wärmepumpen haben enormes Potenzial, da 39 Prozent des Prozesswärmebedarfs der europäischen Industrie unter 200 °C liegen. Dank des Innovationsnetzwerks NEFI können wir als Forschungspartner Schlüsseltechnologien wie diese in enger Zusammenarbeit mit Unternehmen erproben und so das technische wie wirtschaftliche Risiko auf dem Weg zu energieeffizienten Industrieprozessen senken. Die erfolgreiche Umsetzung von Projekten wie AHEAD zeigt, wie entscheidend die Verbindung von Industrie und Forschung sowie der Einsatz digitaler Methoden für eine wettbewerbsfähige und nachhaltige Produktion der Zukunft ist.“

Aus Wien für die Welt
Im Österreich-Pavillon auf der Expo 2025 in Osaka, Japan, wird AHEAD als Beispiel für zukunftsweisende Technologien gezeigt. Dies unterstreicht die Bedeutung langfristiger Partnerschaften und zeigt, wie gemeinsames Wissen zur Lösung globaler Klima- und Energiefragen beitragen kann. AHEAD setzt ein starkes Signal für die Innovationskraft österreichischer Industrieprojekte im globalen Kontext.

Mit der nun erfolgten Inbetriebnahme geht AHEAD in den Standardbetrieb über. AHEAD dient als Pilotprojekt für eine mögliche globale Skalierung: Die im Monitoring gewonnenen Daten sollen nicht nur für den Wiener Standort, sondern auch für andere Produktionszentren von Takeda nutzbar gemacht werden und so als Vorbild für CO₂-freie Prozesswärme in der pharmazeutischen Industrie und darüber hinaus dienen.