Per Knopfdruck auf den Mount Everest

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Von Schneestürmen auf den höchsten Gipfeln bis zur Hitze in Wüstengebieten: der im November 2018 eröffnete terraXcube ist eine weltweit einmalige Umweltsimulationseinrichtung, die die extremen klimatischen Bedingungen des Planeten Erde künstlich per Knopfdruck für Forschungszwecke simulieren kann

Temperaturen von -40 °C bis + 60 °C, künstliche Sonneneinstrahlung, 60 mm Regen pro Stunde, 5 cm Schnee pro Stunde, Windgeschwindigkeiten von bis zu 108 km/h sowie simulierte Luftdruck- und Sauerstoffgehaltbedingungen von bis zu 9.000 Metern Meereshöhe – das alles sind künstlich geschaffene Klimabedingungen, mit denen in Bozen ein neues Zeitalter der industriellen, medizinischen und ökologischen Forschung gestartet werden kann.

Beeindruckendes Umweltsimulationssystem

Der im Bozener NOI Techpark angesiedelte terraXcube besteht aus mehreren Simulationskammern, den sogenannten Cubes. In diesen Cubes, die sich in Größe und Ausstattung unterscheiden, werden Klimabedingungen simuliert. Vor allem für die Forschungsgebiete der alpinen Notfall- und Höhenmedizin und der alpinen Ökologie bietet diese Infrastruktur einen enormen Wert, da es der terraXcube ermöglicht, in einer sicheren und überprüfbaren Umgebung Real-Szenarien zu reproduzieren.

Wird den komplexen und individuellen Anforderungen hinsichtlich der Kühlung gerecht - die [CF] Systems - die Anlage von Fischer Kälte-Klima mit BITZER Schraubenverdichtern. Bild: Christof Fischer GmbH

Herzstück des Large Cubes im Erdgeschoss ist der 360 m³ große Simulationsraum, der sich für komplexe Tests mit viel Platzbedarf und höchsten technischen Ansprüchen anbietet. Bestehend aus einer Testkammer, Ambulatorium, Kontrollraum sowie einem Schleusenraum mit sanitären Anlagen für die Probanden, bietet dieser Simulationsbereich genügend Raum um humanmedizinische Studien mit bis zu 15 Personen durchzuführen. Dabei wird über einen Zeitraum von bis zu 45 Tagen ein klinisches Echtzeit-Monitoring jeder einzelnen Person gewährleistet, um die körperliche Reaktion auf außergewöhnliche klimatische Bedingungen exakt untersuchen zu können. Die Klimakammer kann aber auch dazu verwendet werden, um Anlagen und Aggregate mit großen Abmessungen – beispielsweise Schneeraupen – extremen Umweltbelastungen auszusetzen und so ihre Leistungen unter besonders schweren Umweltbedingungen zu testen.

Eurac Research ist die Institution, die hinter der Testinfrastruktur terraXcube steckt. Das private Forschungszentrum mit Hauptsitz in Bozen wurde 1992 als privater Verein mit nur 12 Mitgliedern gegründet. Heute beschäftigt es über 400 Forscher verschiedenster Disziplinen, die sich mit zentralen Herausforderungen unserer Zeit befassen: lebenswerte Regionen zu schaffen, zu einer gesunden Gesellschaft beizutragen und Vielfalt – sozial, kulturell, wirtschaftlich und ökologisch – zu bewahren und zu gestalten. Die Forschungsarbeit knüpft an lokal wichtige Belange an, um dann Lösungen auszuarbeiten, die auch anderswo auf der Welt Anwendung finden können. So entstand die Idee zum terraXcube, dem wohl außergewöhnlichsten Labor des Forschungszentrums.

Ein einzigartiges Projekt

Das einmalige Projekt wurde von der Firma regineering mit Sitz im bayrischen Preith im Auftrag der Eurac Research realisiert. Regineering verantwortete die Detailplanung, Auslegung und den Bau der gesamten Anlage. Im Juni 2017 wurde mit dem Rohbau begonnen und bereits im November 2018 wurde die Anlage pünktlich eröffnet.

Der terraXcube ermöglicht die gleichzeitige Kombination von Umweltparametern, um komplexe multifaktorielle Szenarien zu simulieren. Bild: Christof Fischer GmbH

Um den komplexen und individuellen Anforderungen und Zielen des Auftraggebers Eurac Research hinsichtlich der Kühlung gerecht zu werden, greift regineering neben seinen spezialisierten Experten aus den verschiedensten Bereichen auf externe Partner mit hoher Expertise zurück. So arbeitete regineering im Bereich der Kälte-Systemtechnik vertrauensvoll mit dem [CF] Systems-Geschäftsbereich der Christof Fischer GmbH zusammen. Gemeinsam entwickelten sie ein individuelles und auf die spezifischen Anforderungen des terraXcube abgestimmtes Anlagenkonzept.

Die drei Verbundsysteme im terraXcube wurden von Fischer Kälte-Klima im Stuttgarter Werk anschlussfertig gebaut und während des Bauprozesses von KKR – Kälte Klima Röhler aus Bozen gemeinsam mit regineering eingebracht. Zum Einsatz kommt im Kältesystem des terraXcube unter anderem ein auf halbhermetischen BITZER Schraubenverdichtern basierender R449A-Sole-Kühlsatz. In dem Kühlsatz mit einer Kälteleistung von 470 kW bei t₀=-14°C wurden zum besseren Teillastverhalten der Anlage zwei BITZER Schraubenverdichter des Typs HSK 8551-110 sowie ein weiterer BITZER Schraubenverdichter des Typs HSK 7471-90 anstelle einer Einzel-Verdichter-Lösung verbaut.

Daten und Fakten zum terraXcube

Anforderungen: Gleichzeitige Kombination der Umweltparameter, um komplexe multifaktorielle Szenarien zu simulieren.

Simulierte Maximalhöhebis 9.000 m mit entsprechendem Luftdruck und Sauerstoffgehalt
Temperaturbereich-40 °C bis + 60 °C
Windbis zu 108 km/h
NiederschlagRegen bis zu 60 mm/h und Schnee bis zu 50 mm/h
BeleuchtungTag/Nacht-Simulation bis zu 1.000 lux
BauherrEurac Research, Bozen
Planung, Auslegung und Bauregineering GmbH, Preith
Systemlieferant KältetechnikChristof Fischer GmbH, Stuttgart
KälteanlagenbauerKKR – Kälte Klima Röhler, Bozen
Fertigstellung30. November 2018
Investitionskostenca. 5 Millionen Euro

Der terraXcube ist ein hochambitioniertes Projekt, das in der Zukunft weitreichende Erkenntnisse für die Medizin, Landwirtschaft und Industrie liefern soll. Dem Betrieb steht nach erfolgreicher Detailplanung, Auslegung und Bau der gesamten Anlage durch das Experten-Team von regineering sowie der Expertise von [CF]Systems im Kälteanlagen-Verbundbau sowie den perfekt auf die Anforderungen abgestimmten Komponenten nichts im Weg. Der terraXcube wird sich damit in der Zukunft zu einem europäischen Referenzzentrum und zum Bezugspunkt für öffentliche und private Einrichtungen entwickeln.

Autor: Christof Fischer GmbH

Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 06/2019 des Fachmagazins Kälte Klima Aktuell. Für die Verwendung in der COMPACT wurde er gekürzt.

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