Energiewissenschaften Ein ETH-Forscher verhilft Sonnenwärme in der Industrie zum Durchbruch

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Auf dem Dach eines ETH-Gebäudes steht ein unscheinbarer Prototyp eines Solarthermie-Kollektors. Für den Pioneer Fellow Luca Thommen ist er ein wichtiger Schritt in Richtung Energiewende. Denn der Maschinenbauingenieur will ein Problem lösen, das oft übersehen wird: die Versorgung der Industrie mit Wärme.

Viele industrielle Prozesse brauchen vor allem eines: Wärme. Es braucht sie etwa beim Pasteurisieren, Färben oder Trocknen. Um die benötigten Temperaturen zu erreichen, verbrennen Fabriken bis heute meist Erdgas. Genau hier liegt ein blinder Fleck der Energiewende. Der ETH‑Ingenieur und Pioneer Fellow Luca Thommen entwickelt deshalb einen Solarthermie‑Kollektor, der Sonnenlicht kostengünstiger als bisher in nutzbare Prozesswärme umwandelt. Sein Ziel: eine einfache und effiziente Technologie, die in der Industrie tatsächlich eingesetzt werden kann und fossile Brennstoffe ersetzt.

Vom Maschinenbau zur Energiefrage

Thommens Weg begann klassisch im Maschinenbau. Verbrennungsmotoren und Robotik prägten sein Studium, bis die Klimadebatte neue Fragen aufwarf. «Ich habe mich gefragt, wie ich mit meinen Fähigkeiten einen Beitrag leisten kann», sagt er. Die Antwort führte ihn zu den erneuerbaren Energien.

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Die konkrete Idee entstand während seiner Masterarbeit bei Aldo Steinfeld, mittlerweile emeritierter Professor für Erneuerbare Energieträger. Was als Forschungsprojekt begann, entwickelte sich rasch weiter, auch dank frühem Interesse aus der Industrie.

Wärme statt Strom

Während Photovoltaik aus Sonnenlicht Strom erzeugt, setzt Thommen auf die Wärmegewinnung. Deshalb hat er einen Kollektor entwickelt, der Sonnenlicht bündelt und damit Luft oder Wasser erhitzt. Reflektierende Elemente lenken das Licht auf eine Absorberplatte, die die Sonnenenergie aufnimmt und als Wärme an ein Medium wie Luft oder Wasser weitergibt. Isolationsmaterial sorgt dafür, dass möglichst wenig Wärme verloren geht. Diese Energie lässt sich direkt in industriellen Prozessen nutzen, etwa in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie. Solche Anwendungen benötigen Temperaturen bis etwa 150 Grad – ein Bereich, in dem erneuerbare Lösungen bisher oft zu teuer sind und deshalb oft noch mit fossilen Wärmeträgern gearbeitet wird. Dazu gehören beispielsweise die Pasteurisierung und Sterilisierung von Milchprodukten, Koch- und Reinigungsprozesse in der Lebensmittelindustrie oder Destillationsanwendungen in der Chemie- und Pharmaindustrie.

«Die von mir weiterentwickelte Technologie gibt es grundsätzlich bereits», sagt Thommen. «Aber sie ist wirtschaftlich noch nicht konkurrenzfähig.» Genau hier setzt sein Projekt an. Statt komplexer Konstruktionen verfolgt Thommen einen einfachen Ansatz: Für den Bau des Kollektors verwendet er möglichst wenige und günstige Materialien.

Ein grosser Teil des Kollektors besteht aus Isolationsmaterial – leicht, verfügbar und kostengünstig. Metall wird nur dort eingesetzt, wo es zwingend nötig ist. «Mein Ziel ist es, die gleiche Leistung zu erreichen, aber deutlich günstiger zu sein als bisher entwickelte Kollektoren», sagt er. Denn nur wenn die Kosten stimmen, wird die Industrie umsteigen.

Vom Konzept zum Prototyp

Beim ersten Prototyp zeigte sich, dass der Ansatz funktioniert. Auf dem Dach installiert, erreichte der Kollektor die gewünschten Temperaturen. «Das war ein Schlüsselmoment», sagt Thommen. «Da wurde klar, dass die Idee funktioniert.»

Auch aus der Industrie kam positives Feedback. Gespräche mit Unternehmen wie Climeworks machten deutlich, dass Bedarf vorhanden ist. Das ETH-Spin-off nutzt heute Wärme von rund 100 Grad Celsius für die Absorptions- und Desorptionsprozesse seiner Anlagen zur CO₂-Entfernung aus der Atmosphäre – ein Temperaturbereich, den Thommens Technologie abdecken könnte.

Mit dem Pioneer Fellowship erhält Thommen nun Zeit und Ressourcen, um seine Technologie weiterzuentwickeln. Ziel ist es, innerhalb eines Jahres ein marktfähiges Produkt zu schaffen und in einer Pilotanlage zu testen. Parallel dazu sucht er den Austausch mit potenziellen Kunden und Investoren. «Am Anfang steht die Technik», sagt er. «Aber am Ende entscheidet der Markt.»

Eine Technologie mit Perspektive

Das Potenzial ist gross: Während Strom zunehmend erneuerbar produziert wird, bleibt die Wärmeversorgung der Industrie eine Herausforderung. Hier liefert Thommen eine Lösung. Seine Technologie könnte Unternehmen helfen, CO2-Emissionen zu senken und unabhängiger von schwankenden Energiepreisen zu werden. Ob daraus ein Spin-off entsteht, ist noch offen. Für ihn zählt vor allem eines: «Wichtig ist, dass die Technologie eingesetzt wird – dass sie draussen Wirkung entfaltet.»

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