«Wir werden noch in diesem Jahr die erste Pilotanlage ausliefern»

Simon Maranda ist Mitgründer des Start-Ups Cowa Thermal Solutions AG, das kompakte thermale Energiespeicher in Kapselform entwickelt. Ein Innosuisse-Entwicklungsprojekt mit dem Institut für Kunststofftechnik und dem Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen der FHNW brachte das Jungunternehmen einen entscheidenden Schritt vorwärts Richtung Marktreife.

Das Team der Cowa Thermal Solutions AG mit ihrem Prototypen. Simon Maranda ist rechts im Bild.
Herr Maranda, warum braucht es im Gebäudebereich bessere Wärmespeicher?

Das Ziel von Wärmespeichern ist es, den Eigenverbrauch von Photovoltaikanlage und Wärmepumpen zu erhöhen, indem überschüssiger Strom als Wärmeenergie gespeichert wird. Das Problem ist, dass oftmals zu wenig Platz für einen Speicher mit genügend Kapazität vorhanden ist, insbesondere in bereits bestehenden Bauten. Um die Speicherkapazität eines Wassertanks zu vergrössern, müsste man aber das Volumen vergrössern. Oft ist das schlicht nicht möglich. Wir haben Speicher entwickelt, die eine bis zu viermal höherer Speicherkapazität als ein gleich grosser Wasserspeicher aufweisen. Unsere Technologie ermöglicht es beispielsweise, die Kapazität eines bereits bestehenden Pufferspeichers zu erhöhen oder überhaupt erst einen Speicher bei kleinem Platzangebot einzusetzen.

Wie funktionieren die effizienteren Speicher?

Wir nützen die Phasenwechsel eines Materials, um thermische Energie zu speichern. Das kann man sich ähnlich wie bei einem Eiswürfel vorstellen, nur bei etwas höheren Temperaturen. Je nach Anwendung ist schmilzt das Material, wenn die Temperatur 30° oder 50° C überschreitet, beziehungsweise gefriert, wenn es kühler wird. Das Material verpacken wir in Kunststoffkapseln, die dann in den Speichertank gefüllt werden. Diese Kapseln, Cowa-Caps genannt, schwimmen im Wasser wie ein Eiswürfel im Getränk und erhöhen so dank dem Phasenübergang die Kapazität des Speichers. Die Materialien basieren auf Salzen, die zum Teil auch als Nahrungszusatzstoffe genutzt werden. Sie sind daher günstig und nicht toxisch.
Das Prinzip der Cowa-Caps: Die Phasenwechsel des Füllmaterials sorgen für eine hohe Speicherkapazität.


Wie kam es zur Zusammenarbeit mit dem Institut für Kunststofftechnik (IKT) und dem Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen (INKA) der Fachhochschule Nordwestschweiz?
Ein komplexer Teil der Cowa-Caps ist die Kunststoffhülle. Sie muss hohen Anforderungen genügen. Da wir selbst keine Kunststoffexperten sind, suchten wir einen Partner, der das Know-how im Kunststoffbereich mitbringt. Via Google bin ich auf das IKT gestossen. Ich habe Markus Grob angefragt und konnte ihm unser Vorhaben präsentieren. Er fand die Idee spannend und so entstand das gemeinsame Innosuisse-Projekt zwischen der Hochschule Luzern, der FHNW und Cowa.


Sie haben die speziellen Anforderungen an die Hülle erwähnt. Können Sie uns mehr dazu sagen?
Die Kapseln müssen den speziellen Bedingungen im Tank standhalten und das über eine Lebensdauer von 20 Jahren. Die Kapselhüllen sind doppelt gefordert. Zum einen müssen sie die thermomechanische Beanspruchung aushalten: Das Volumen des Füllmaterials ändert sich mit der Temperatur, je nachdem, ob es fest oder flüssig ist. Zum andern befindet sich im Kapselinneren eine Salzlösung, aussen aber Wasser. Das heisst, das Wasser will zum Salz diffundieren. Die Hülle muss dies verhindern.


Das Projekt ist im Frühling 2020 gestartet – pünktlich zum Start der Coronapandemie. Wie hat sich das auf das Projekt ausgewirkt?
Die Zusammenarbeit war sehr gut, aber natürlich war Corona eine Herausforderung. Wir konnten nur ein einziges persönliches Treffen zum Projektstart durchführen zum Projektstart. Seit dann hatten wir kein physisches Treffen mehr. Gewisse Personen arbeiten seit fast zwei Jahren zusammen an diesem Projekt und haben sich noch nie persönlich getroffen, das ist schon speziell.
Der Vorteil war, dass die drei Teilprojekte relativ gut trennbar waren, daher hat uns Corona nicht stark gebremst – aber natürlich wäre es einfacher gewesen, sich hie und da physisch treffen zu können. Wir planen, das so bald wie möglich nachzuholen.


Wo steht die Zusammenarbeit heute?
Offiziell ist das Projekt im März abgeschlossen, wir haben aber bei Innosuisse nochmals ein halbes Jahr Verlängerung beantragt. Wir wären auch an einem Follow-up Projekt mit der FHNW interessiert, da es immer noch einige offene Fragestellungen und auch neue Ideen für die Weiterentwicklung gibt. Wir hoffen, dass die Zusammenarbeit noch länger geht!
Zunächst sind wir aber bereit für den ersten Schritt auf den Markt und werden noch in diesem Jahr die erste Pilotanlage ausliefern.


Können Sie uns etwas über Ihre Erfahrung mit dem IKT und dem INKA erzählen?
Die Zusammenarbeit war sehr positiv. Besonders toll ist, dass es wirklich eine echte Zusammenarbeit ist und sich die FHNW nicht nur auf die Forschungsaspekte beschränkt. Es ging immer auch um die praktische Umsetzung, etwa bei Gesprächen mit Herstellern. Das FHNW-Team war eine grosse Unterstützung für unser Start-Up.
Positiv war auch die Flexibilität. Für uns als Jungunternehmen änderten sich die Fragestellungen im Projekt immer wieder einmal. Am Anfang hatten wir zum Beispiel die thermomechanische Beanspruchung der Kapseln noch gar nicht auf dem Radar. Oder plötzlich wurde die Verschweissung wichtig. Markus Grob und sein Team haben uns hier stark unterstützt. Ohne sie wären wir nicht da, wo wir heute stehen.

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