Met restwarmte koelen

Adsorptiewarmtepomp

Het idee van de adsorptiewarmtepomp (afb: EMPA)

Wij mensen warmen voortdurend dingen op en gebruiken daar maar een klein deel van. De rest is ‘afvalwarmte’ die we gul de atmosfeer ingooien. Zonde, vonden ze, onder meer, bij het Zwitserse onderzoeksinstituut EMPA en uit proefnemingen werd duidelijk dat je met restwarmte kunt koelen. Nu loopt er een groot project in Spanje om industrieel te koelen met hulp van de hete Spaanse zon.
Als je kookt heb je warmte nodig. Een klein deel van die warmte komt in je maag terecht, de overgrote rest warmt slechts de omgeving op. Gaan we wat verder dan zien we overal warmte ontstaan. Je computer wordt warm in gebruik en in datacentra moet heftig gekoeld worden om de zaak niet in de soep te laten lopen. Als we douchen verdwijnt er veel warm water door de afvoer. De benzineauto, technisch gezien toch een wanproduct (en niet alleen technisch gezien), produceert vooral warmte. Driekwart van de energie opgeslagen in de brandstof verdwijnt in een brandstofaangedreven auto als warmte naar de atmosfeer.
Met die gigantische hoeveelheden ‘afvalwarmte’ (restwarmte klinkt veel te bescheiden) wordt niks gedaan. In Zwitserland liep een onderzoeksproject dat zocht naar een nuttig gebruik van die afvalwarmte met behulp van warmtepompen, THRIVE gedoopt (een Engelse afko). Het idee kwam van IBM Research Zürich. Daar vroegen onderzoekers zich af of je met die gigantische hoeveelheid afvalwarmte van een datacentrum niets nuttigs kon doen. Zou je daarmee dat centrum niet kunnen koelen? Ze gingen bij allerlei Zwitserse onderzoeksinstituten te raden, onder meer de ETH in Zürich en, dus, EMPA.
Adsorptiewarmtepompen hebben warmte nodig om te kunnen koelen (in feite is een koelkast ook een warmtepomp). Dit type warmtepomp werkt met een adsorbens. In de koelzone verdampt het water. Daar is warmte voor nodig en dat veroorzaakt koeling van de omgeving. De waterdamp wordt in de warme zone geadsorbeerd tot het adsorbens verzadigd is. Toegevoerde warmte zorgt er voor dat het water van het adsorbens wordt verdreven en zijn weg vervolgd naar de koelzone enz.
November vorig jaar werd het project met succes afgesloten. Onderzoekers hadden een warmtepomp van 1 kW geconstrueerd en later een prototype van een adsorptiewarmtepomp met een tienmaal groter vermogen die in staat is om een gemiddelde woning in Zuid-Europa in de zomer koel te houden.

Adsorptiewarmtepompen zijn niet alleen handig om woningen te koelen, maar kunnen ook het rendement van warmtenetten vergroten, zo berekenden deelnemers aan het onderzoek. Als die zouden worden toegepast in Zwitserland, dan zou dat een energiebesparing van 4 tot 10% opleveren en in de industrie nog een 3 tot 6%, berekenden onderzoekers van het (ook) Zwitserse Paul Schering-instituut. Matthias Koebel van EMPA en zijn medeonderzoekers lukte het om een nieuw adsorbens te ontwikkelen, waarvan het koelrendement drie keer groter is dan van het materiaal waarmee in het experiment werd gewerkt.

Vervolgproject

Daarop bouwen de EMPA-onderzoekers verder. Koebel :”We hebben een koolstofschuim ontwikkeld dat dankzij zijn microporeuze structuur extreem veel water kan opnemen en dat zeer geschikt blijkt voor een adsorptiewarmtepomp.” Het schuim wordt door pyrolyse (verkoling) uit een kunsthars gemaakt. “Zo zijn we in staat het materiaal op maat te maken.” Daardoor zijn de warmtepompen toe te snijden op hun specifieke toepassing.
Nu werken de EMPA-onderzoekers met hun pomp mee aan het EU-project HyCool dat in mei vorig jaar is gestart en een looptijd heeft van drie jaar. Het doel is om voor Spaanse fabrikanten (levensmiddelen en aromastoffen) koeling te verwezenlijken die voornamelijk ‘draait’ op afvalwarmte en zonne-energie. Daarbij wordt de adsorptiewarmtepomp gecombineerd met een ander type warmtepomp. De zon levert de warmte bij een fabriek in Barcelona. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Bron: Alpha Galileo

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.