Klimafreundliches Bier durch Wärmepumpen-Technologie
AtmosZero hat einen energieeffizienten, elektrifizierten Braukessel entwickelt, den New Belgium Brewing 2024 in seinem Hauptbetrieb installieren will.
(Bild: monticello/Shutterstock.com)
- James Temple
Im kommenden Jahr wird New Belgium Brewing einen seiner vier erdgasbetriebenen Braukessel in seiner Hauptbrauerei in Fort Collins, Colorado, gegen eine elektrifizierte Version austauschen, um die Treibhausgasemissionen zu senken. Entwickelt hat die modulare 650-Kilowatt-Pilotanlage das Start-up AtmosZero, das ebenfalls in Fort Collins ansässig ist und damit erstmals in die Öffentlichkeit tritt.
"Um die Industrie zu dekarbonisieren, müssen wir die Wärme dekarbonisieren", sagt Addison Stark, Geschäftsführer und Mitbegründer von AtmosZero. In der Tat ist die industrielle Wärmeerzeugung für etwa zehn Prozent der weltweiten Kohlendioxidbelastung verantwortlich. Der Sektor ist stark auf Dampf angewiesen, um Wärme zu übertragen, Anlagen und Güter zu sterilisieren und Chemikalien aufzutrennen. Laut einer früheren Analyse von Stark und einem Kollegen könnte diese Praxis weltweit mehr als zwei Milliarden Tonnen Kohlendioxidverschmutzung pro Jahr verursachen.
Erneuerbare Energien für Braukessel
New Belgium Brewing, bekannt für die Herstellung von Fat Tire Ale, verwendet sehr viel Dampf, um die Temperaturen in den Braukesseln fein abzustimmen und so die Aromen aus Hopfen und Getreide an entscheidenden Stellen des Bierherstellungsprozesses herauszuholen.
Elektrische Braukessel, die meist mit erneuerbaren Energien wie Solar- und Windenergie betrieben werden, gibt es in der Produktion bereits. Sie laufen jedoch in der Regel mithilfe einer Widerstandsheizung. Diese erzeugt Wärme, indem sie Strom durch ein leitendes Material oder das Wasser im Kessel leitet. Weil das viel Strom verbraucht und teuer ist, haben sich solche Geräte laut Stark bisher nicht auf dem Markt durchgesetzt. Er war früher Stipendiat und amtierender Direktor bei ARPA-E, der Forschungsabteilung des US-Energieministeriums.
Stattdessen setzt AtmosZero auf die Wärmepumpen-Technologie, die ein Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt in einem geschlossenen Kreislauf elektrisch zirkulieren lässt. Das Gerät entzieht der Umgebungsluft Wärme, erhöht mit einem Kompressor die Temperatur des Kältemittels so weit, dass es Wasser zum Sieden bringt, und leitet diese Wärmeenergie dann über einen Wärmetauscher in einen Behälter, der Dampf erzeugt.
Wärmepumpen können weitaus effizienter sein als Produkte, die auf Widerstandsheizung beruhen, da der Großteil der Elektrizität dazu verwendet wird, Wärme zu sammeln und zu transportieren, anstatt sie direkt zu erzeugen. Stark zufolge könnte eine kommerzielle Version des AtmosZero-Geräts bis zu doppelt so effizient sein wie Widerstandskessel.
Erste Schritte, Industrie zu dekarbonisieren
Das Unternehmen befindet sich derzeit in der Endphase der Entwicklung und evaluiert seinen ersten Prototyp an der Colorado State University. Stark gründete AtmosZero gemeinsam mit Todd Bandhauer, einem außerordentlichen Professor für Maschinenbau an der Universität, und Ashwin Salvi, der zuvor bei Achates Power tätig war. Die Idee für das Unternehmen geht auf eine Veröffentlichung zurück, die Stark Anfang 2021 mitverfasst hat und in dem er auf die Bedeutung einer beschleunigten Forschung und Entwicklung verschiedener Mittel zur Reinigung industrieller Wärme hinwies.
"Mein Pandemieprojekt bestand darin, der Vorstellung zu widersprechen, die Industrie sei schwer zu dekarbonisieren", sagt Stark und fügt hinzu, dass Dampfkessel "die perfekte Gelegenheit darstellen, um die Probleme anzugehen." AtmosZero wurde noch im Dezember desselben Jahres gegründet. Heute beschäftigt das Unternehmen 13 Mitarbeiter und hat 7,5 Millionen Dollar an Risikokapital von Energy Impact Partners, Starlight Ventures und AENU erhalten. Außerdem erhielt es einen Zuschuss von 500.000 Dollar von ARPA-E.
Noch steht das Start-up vor einer Reihe von Herausforderungen. Obwohl es verspricht, preiswerter als strombetriebene Widerstandskessel zu sein, können die Produkte des Unternehmens auf einigen Märkten noch immer nicht mit den sehr niedrigen Kosten von erdgasbetriebenen Kesseln konkurrieren. Klimapolitische Maßnahmen, die Anreize zur Reduzierung von Industrieemissionen bieten, wie das Emissionshandelssystem der Europäischen Union, könnten dazu beitragen, dass Technologien wie die von AtmosZero attraktiver werden.
Die Technologie wurde bisher noch nicht in einem kommerziellen Umfeld eingesetzt oder erprobt. Hier kommt die Partnerschaft mit New Belgium ins Spiel. Das Pilotprojekt ist auf sechs Monate angelegt und kann, je nachdem wie gut es läuft, zu einem kommerziellen Geschäft führen oder auch nicht. New Belgium ist jedoch zuversichtlich, dass die Technologie dem Unternehmen helfen wird, seine Klimaziele zu erreichen – zu denen auch gehört, bis 2030 kohlenstoffneutral zu werden.
(jle)