In opdracht van het Ministerie van Economische Zaken wordt in de schoorsteen van de papierfabriek Smurfit Kappa te Coevorden een de Thermo Acoustic Power generator geïnstalleerd.
Met deze vinding wordt ernaar gestreefd om per fabrieksschoorsteen 800.000 kWh (het jaarverbruik van 200 huishoudens) elektriciteit te winnen uit tot nu toe nutteloos afgevoerde restwarmte van de schoorstenen.
Eind 2011 valt de beslissing of deze door de Nederlandse bedrijven Aster Thermoakoestische Systemen uit Veesen en Huisman Elektrotechniek uit Druten ontwikkelde vinding in productie wordt genomen. Daarmee komt de weg vrij voor een spectaculair hergebruik van de restwarmte uit duizenden Nederlandse schoorstenen in onder meer de industrie en glastuinbouw.
Grote hoeveelheden restwarmte
In de industrie en glastuinbouw komen zeer grote hoeveelheden restwarme vrij die nutteloos worden afgevoerd. Met de Thermo Acoustic Power generator (TAP) worden mogelijkheden geschapen om een deel van deze warmte terug te winnen en om te zetten in duurzame elektriciteit. In een laboratorium-opstelling blijkt de TAP al optimaal te werken.
Uitleg
Thermoakoestische energieomzetting is de algemene benaming voor thermodynamische cycli waarin warmte wordt omgezet in akoestische energie en omgekeerd. Karakteristiek voor dergelijke systemen is het ontbreken van mechanisch bewegende delen.
De functie van zuigers en verdringers is overgenomen door compressie en verplaatsing van gas in een krachtige akoestische golf. De dynamica van dit proces is complex maar de uiteindelijke praktische uitvoering is eenvoudig. Hierdoor zijn de potentiële productie- en onderhoudskosten laag. Gecombineerd met het grote temperatuurbereik zijn toepassingen mogelijk die met conventionele technieken om technische of economische reden niet haalbaar zijn
Principe
Een thermo akoestische energie omvormer bestaat uit een gasgevuld akoestisch of akoestisch-mechanisch resonantiecircuit plus een vast opgestelde regenerator ingesloten tussen twee warmtewisselaars. Een thermo akoestische energie omvormer kan worden benut als warmtepomp of als motor.
Bij een warmtepomp wordt in de vorm van een krachtige akoestische golf (mechanische) energie toegevoerd. Gas wordt in trilling gebracht door bijvoorbeeld een membraan, een balg of een vrije zuigerconstructie. Door deze trilling of oscillatie wordt warmte van de ene naar de andere warmtewisselaar "gepompt". Het resultaat is een groot temperatuur-verschil tussen beide warmtewisselaars. De akoestische golf kan ook worden opgewekt door een thermoakoestische warmtemotor. In dat geval bevat het systeem geen mechanisch bewegende delen.
Bij een motor wordt aan een warmtewisselaar bij een hoge temperatuur warmte toegevoerd en afgevoerd door een tweede warmtewisselaar bij een lage (omgeving)temperatuur. Door de thermoakoestische energieconversie wordt de oscillatie in stand gehouden. Wanneer meer warmte wordt toegevoerd dan noodzakelijk voor de instandhouding van de oscillatie kan een deel van de akoestische energie aan de resonator worden onttrokken als nuttig uitgangsvermogen. Bijvoorbeeld voor het aandrijven van de thermoakoestische warmtepomp.
Enkele toepassingen
Een thermoakoestische warmtepomp kan in principe overal worden ingezet waar een compressor of absorptie warmtepomp wordt toegepast. Door de hoge temperatuurlift en lage aandrijf temperatuur van het motordeel zijn ook toepassingen mogelijk die niet of moeilijk met conventionele technieken kunnen worden gerealiseerd. Bijvoorbeeld: koelmodule bij warmtekrachtkoppeling, zonne-energie aangedreven thermoakoestisch warmtepomp (koeler) of het benutten van industriële restwarmte.
Foto 1 W. de Ruijter (accountmanager TAP), K. Blok (Aster), R. Huisman (Huisman Elektrotechniek) en W. Mans (Innoforte).