Isolationstechnologie & Temperaturkontrolle ► va-Q-tec

20 Jahre Erfahrung und preisgekrönte Technologie

Als das Unternehmen im Jahr 2001 gegründet wurde, basierte es auf der Forschung, die im Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) durchgeführt und entwickelt wurde. Deshalb spiegelt die Vorstellung, dass es immer Raum für Verbesserung und Innovation gibt, nicht nur die zentrale Überzeugung des Unternehmens wider, sondern ist auch die Vision von va-Q-tec. Zur Umsetzung dieser Idee ist va-Q-tec stets an verschiedenen Forschungsprojekten beteiligt, die das Ziel haben, neue und nachhaltige Lösungen für die Thermodämmbranche zu entwickeln. Aufgrund der internationalen Bedeutung der Wissenserweiterung in diesen Bereichen werden einige Projekte von der EU gefördert. Gleichzeitig findet eine enge Zusammenarbeit zwischen diversen Unternehmen, Universitäten und Institutionen statt.

Forschungsprojekt coCO2vac: Klimafreundliche und energieeffiziente Alternative für Transporte bei -70 °C

Einige der dringend erwarteten Impfstoffe gegen CoVid-19 benötigen für die sichere Lagerung und Transport eine stabile Kühlkette bei -70 °C. Die konventionelle Lösung zu dieser konstanten Kühlung stellt die Verwendung von Trockeneis dar. Dabei handelt es sich um gepresstes CO2, das in einem energieintensiven Prozess hergestellt wird. Vom festen Aggregatszustand geht dieser Stoff unter Abgabe von Kälte direkt in den gasförmigen Zustand über: Das CO2 verdampft zum klimaschädlichen Treibhausgas und ist somit nicht wiederverwendbar. Der Stoff verteilt sich bei der Verdampfung in der Luft. Daher gelten bei seiner Verwendung strenge Sicherheitsvorschriften und Regelungen, vor allem im Flugverkehr. Das ist gerade bei der globalen Verteilung des Corona-Impfstoffes eine zusätzliche Herausforderung.

Im Rahmen des Forschungsprojekts coCO2vac erforscht va-Q-tec gemeinsam mit dem Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE) Bayern eine Lösung: Spezielle klimafreundliche Temperaturspeicherelemente (PCMs) sollen für eine stromfreie und damit passive Kühlung im Ultratieftemperaturbereich von bis zu -80 °C entwickelt werden. Die Vorteile sind deutlich: Um eine Kühlleistung von einem Kilogramm Trockeneis zu ersetzen, sind etwa zweieinhalb Kilogramm PCM nötig. Trotz des größeren Gewichts ist die Verwendung des Temperaturspeicherelements energieeffizienter als die Herstellung der erforderlichen Menge Trockeneis – besonders bei der Nutzung energieeffizienter Kühlanlagen. Die Kühlakkus können über 50mal verwendet werden und sind damit wesentlich nachhaltiger.

Ziel ist, im Rahmen dieses Forschungsprojekts diese neue Produktentwicklung innerhalb weniger Monate in der Praxis zu prüfen und die Logistik des CoViD-19-Impfstoffes dadurch deutlich klimafreundlicher und energieeffizienter zu gestalten. Doch auch die Transporte anderer Medikamente werden nachhaltig von dieser Neuentwicklung profitieren, denn auch Gewebe- und Blutproben und Blutplasma müssen bei absoluten Niedrigtemperaturen gelagert werden.

Motivation

Für den erfolgreichen Umbau des Energie-Versorgungsnetzes hin zu einem größeren Anteil erneuerbarer Energien bilden die Energiespeicher eine Schlüsseltechnologie für die Netzstabilität, da regenerative Energiequellen häufig nicht kontinuierlich zur Verfügung stehen. Der große Anteil der thermischen Energie am Gesamtenergiebedarf kann einfach als fühlbare (sensible) Wärme gespeichert werden. Mit seiner hohen spezifischen Wärmekapazität bei gleichzeitig hoher Dichte und geringer Wärmeleitfähigkeit, ist Wasser ein besonders geeignetes Speichermedium.

Realisierung

Projektphase 1:

Entwicklung gebogener Vakuum-Isolations-Paneele mit max. Betriebstemperaturen von 110 °C und 80 °C Dauerbelastbarkeit durch die va-Q-tec AG aus Kölleda
Entwicklung eines wärmebrückenarmen und zeiteffektiven Montagekonzepts zur Anbringung an bestehenden Speichern
Montage an einem Testwärmespeicher und Vermessung zur energetischen Bewertung des Gesamtsystems

Projektphase 2:

Weiterentwicklung der Paneele für den dauerhaften Einsatz bei Temperaturen bis 130 °C
Schrittweise Weiterentwicklung hin zu einem flexiblen Gesamtkonzept für den Einsatz an Speichern verschiedener Bauart und Größe

Der europäische Wohngebäudebestand muss saniert werden, um die für die Energieeffizienz relevanten Ziele zu erreichen, und für gesunde und annehmbare Lebensbedingungen zu sorgen. RECO2ST begegnet den Herausforderungen der nZEB-Sanierung (Nullenergie-Gebäude) mit einem systemischen Dreistufen-Ansatz: Zuerst werden mithilfe eines Sanierungsbewertungswerkzeugs (Refurbishment Assessment Tool – RAT) Sanierungsszenarios erstellt. Dann werden über die Integrierte Projektabwicklung (Integrated Project Delivery – IPD) Aktionspläne erarbeitet. Und schließlich wird ein Sanierungspaket mit innovativen und individuell anpassbaren Technologien installiert (Retrofit-Kit). Das Retrofit-Kit beinhaltet kosteneffiziente und modulare Technologien, wie Vakuumisolationspaneele (VIPs) und naturbasierte Technologien (NBT).

Ihre Integration in individualisierte Sanierungspakete für vier Demonstrationsstandorte wird durchgeführt und validiert. Für die Erzielung der erwarteten Leistung und der kostengünstigsten Methode sind die Modularität und Anpassbarkeit des RECO2ST-Retrofit-Kits von entscheidender Bedeutung. Die Demonstrationsstandorte werden in nZEBs (Nullenergie-Gebäude) saniert und erzielen so Einsparungen zwischen 71 und 99 %. Sie weisen damit nicht nur eine ausgezeichnete Innenumgebungsqualität auf, sondern haben sich auch in weniger als 15 Jahren amortisiert.

va-Q-tec arbeitet am Projekt Innovip mit, das unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 723441 vom Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert wird. Im Rahmen dieses Projekts werden innovative, hocheffiziente und kostengünstige Vakuumisolationspaneele (VIPs) für das Baugewerbe entwickelt und verbessert. Die VIPs werden anpassbar, leichter zu montieren und zu verarbeiten. Außerdem soll die thermische Leistung über die gesamte Lebensdauer hinweg um mindestens 25 % verbessert werden.

Durch die Verringerung der Dichte des Kernmaterials und/oder die Verwendung eines alternativen Kernmaterials zusammen mit kostengünstigeren VIP-Folien als Gassperre wird es möglich sein, das neue Produkt INNOVIP zu einem um mehr als 20 % niedrigeren Preis anzubieten. Diese zusätzlichen Merkmale können je nach Anwendungsgebiet angepasst werden. Derzeit gibt es kein derartiges Material auf dem Markt. Es wird davon ausgegangen, dass diese neuen Produkte eine allmähliche Veränderung der Energieeffizienz vorantreiben, und zwar sowohl bei neuen Gebäuden als auch bei Sanierungsprojekten.

Thema: Schaltbares Vakuum-Isolations-Panel für enegieeffiziente Fassaden

Die im Projektvorhaben angestrebten Entwicklungen steuern auf ein kostengünstiges, energieeffizientes und adaptives Fassadenbauteil hin, das eine hohe Wärmedämmung bietet und bei Sonneneinstrahlung in der Heizperiode mittels einer integrierten schaltbaren Wärmedämmung (SWD) auf Basis von Vakuumisolationspaneelen (VIP) und Hydridgetter solare Energie hocheffizient aktiv ausschöpft und in das Gebäude leitet sowie alternativ im Sommer der Gebäudekühlung dient. Im abgeschlossenen vom BMWi geförderten Verbundprojekt Enotec wurden wertvolle Ergebnisse u. a. zur Entwicklung der SWD auf Basis von VIP und Hydridgetter gewonnen. Insbesondere die Arbeiten zur Doppelumhüllung und einer ausreichend gasdichten Versiegelung des schaltbaren VIP sowie die Entwicklung eines Getter-Heizer-Systems wiesen einen hohen Forschungsaufwand auf. Eine marktkompatible Lösung mit beispielsweise einer dauerhaft hohen Gasdichtigkeit der Umhüllung, mit kostengünstigen Komponenten begleitet von Marktanalysen oder mit effizienter elektrischer Getterbeheizung bedarf jedoch noch eines deutlichen FuE Aufwandes.

Im Projektvorhaben VIDI sollen deshalb insbesondere die oben genannten Schwerpunkte optimiert werden und der Einsatz schaltbarer VIP auf weitere Anwendungsgebiete wie z. B. Wohncontainer ausgeweitet werden. Durch seine aktive Funktionsweise kann eine SWD, die an der Südfassade eines Gebäudes angebracht wurde, im Sommer für die Gebäudekühlung und im Winter für eine Gebäudebeheizung eingesetzt werden. Während des Projektes werden Funktionsmuster in einer zu entwickelnden Demo-Produktionslinie hergestellt, die die Arbeitsziele des Projektes in die Praxis umsetzen und dabei die Vorstufe zu Prototypen verkörpern, die in nachfolgenden Projekten zur Marktreife weiterentwickelt werden.Die hergestellten Funktionsmuster werden an einer Demonstrationsfassade installiert sowie mit umfangreicher Sensorik ausgestattet und abschließend mittels Monitoring und numerischer Simulationen evaluiert.

Planzeitraum: 01.08.2017 bis 31.12.2019
Partner: Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern), Saint Gobain Isover
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Fördermaßnahme: EnEff.Gebäude.2050 – Innovative Vorhaben für den nahezu klimaneutralen Gebäudebestand 2050
Förderbereich: Innovationsprojekte
Förderkennzeichen: 03EGB0005B

Entwicklung eines gewerblichen Tiefkühlmöbels mit extrem niedrigem Energieverbrauch

Der Anteil der Supermarktkälte am Endenergiebedarf für Kältetechnik in Deutschland beträgt 10 %, dies sind 1,4 % der verbrauchten Elektroenergie. Kennzeichnend für Verkaufskühlmöbel in Supermärkten sind Wandisolationen auf der Basis von Kunststoffschäumen, große transparente Glasflächen sowie ein häufiges Öffnen und Schließen. Eine Verbesserung der Isolation ist mit bisherigen Lösungen nur durch zusätzlichen Materialeinsatz möglich. Im Projekt soll ein neues, ultraeffizientes System für Tiefkühlinseln entwickelt werden. Kernpunkte sind neue, dünnwandige selbsttragende Konstruktionslösungen auf der Basis von Vakuumisolierpaneelen, hocheffiziente und leichte Isoliergläser mit Infrarotschutz sowie eine intelligente Regelungstechnik, die bereits vor dem Öffnen des Gerätes die Luftsteuerung so beeinflusst, dass keine Kondensationsverluste entstehen können. Va-Q-tec wird die Federführung bei der Entwicklung der hochisolierenden und mechanisch belastbaren VIP-Paneele, der VIP-Spacer für Isolierglas sowie die Herstellung der Versuchsmuster und für den Demonstrator übernehmen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Testmethodik zur lebensdauerbezogenen Bewertung der Isolationswirkung von VIP-Paneelen.

Planzeitraum: 01.02.2017 bis 31.01.2019
Partner: KMW Kühlmöbelwerk Limburg GmbH, Sicherheitsglas Tauberbischofsheim, Skill Software GmbH
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Fördermaßnahme: KMU-innovativ
Förderbereich: Energieeffizienz und Klimaschutz
Förderkennzeichen: 01LY1612B
Projektleiter: Marc Mölter

Forschungen im Bereich der nanostrukturierten polymeren VIP-Kerne zeigen vielversprechende Ergebnisse

Sechs Monate nach Beginn des THECore-Projekts trafen sich die Mitglieder von va-Q-tec und SUMTEQ, um über die neuesten wissenschaftlichen und technologischen Erkenntnisse zu sprechen. Dr. Flávia Almeida stellte die Forschungsergebnisse der ersten Phase des Projekts vor, in denen bereits wichtige Meilensteine erreicht wurden. Erste Prototypen zeigten im Test vielversprechende Ergebnisse, so dass die Forschungen zu Material und Herstellverfahren von VIP-Kernen fortgesetzt werden.
Das Ziel von THECore ist die Entwicklung von fortschrittlichen Vakuumisolationspaneelen auf der Basis von nanostrukturierten Polystyrolschaumstoffen mit geringerem Gewicht im Vergleich zu bestehenden nanostrukturierten Materialien. Das Projekt der „Society and Enterprise panel“ ist mit einem Stipendium der „Marie Sklodowska-Curie-Actions“ (MSCA) der Europäischen Union (Projektnummer 748256) verbunden.

*http://www.europarl.europa.eu/meetdocs/2009_2014/documents/com/com_com(2011)0112_/com_com(2011)0112_en.pdf

Finanziert unter: H2020-EU.1.3.2. – Förderung von Exzellenz durch grenz- und sektorübergreifende Mobilität
Gefördertes Programm: MSCA-IF-EF-SE – Panel Gesellschaft und Unternehmen
Projekt-ID: 748256
Projektlaufzeit: Juni 2017 – Mai 2019
Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen: H2020-MSCA-IF-2016
Koordinierung und technische Informationen: Dr. Flávia A. Almeida (bewilligte Forscherin)
Dr. Roland Caps (Betreuer)