ECN



dinsdag 16 december 2008 11:11

Record rendement bij omzetting van warmte in geluid

Petten- Onderzoekers van het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) hebben
een record rendement behaald bij het omzetten van warmte in geluid. In een
zogenoemde thermo-akoestische motor hebben zij het bestaande record van 41%
verbeterd tot 48% van het maximaal haalbare rendement.

In een thermo-akoestische motor wordt, zoals in iedere motor, warmte
omgezet in mechanisch vermogen. In dit geval bestaat het mechanisch
vermogen uit een zeer krachtige geluidsgolf. Daarbij wordt een proces
gebruikt dat sterke overeenkomsten heeft met een Stirling-cyclus.
Anders dan bij een Stirling-motor worden geen bewegende delen
toegepast. In een thermo-akoestische motor zorgt de geluidsgolf voor
het samendrukken, verplaatsen en expanderen van het werkmedium helium.
Hierdoor doorloopt het werkmedium een cyclus waardoor de geluidsgolf
wordt versterkt.

De thermo-akoestische motor is onderdeel van een totaalsysteem waarin
behalve een motor ook een thermo-akoestische warmtepomp is opgenomen.
Deze warmtepomp gebruikt, via een omgekeerd proces, het door de motor
geproduceerde geluid om warmte op te pompen van een laag naar een
hoger temperatuurniveau.

Forse besparing energiegebruik industrie
ECN werkt, samen met twee Nederlandse apparatenbouwers Bronswerk en
Dahlman, aan de ontwikkeling van een thermo-akoestisch systeem waarin
industriële restwarmte wordt gebruikt om een motor aan te drijven. Het
geproduceerde geluid wordt vervolgens gebruikt om een ander deel van
de industriële restwarmte in een warmtepomp op te waarderen naar
bruikbare warmte. Op deze wijze kan nutteloze restwarmte voor een deel
weer nuttig worden ingezet in het industriële proces. Hiermee kan de
industrie fors besparen op energiegebruik.

Het bereikte record is een belangrijke mijlpaal op de weg naar de
omzettings-rendementen die nodig zijn om tot een rendabel systeem te
komen. De beoogde doelstelling van 30% voor de motor is ruimschoots
overtroffen. De huidige motor wordt aangedreven met warmte van hoge
temperatuur (500-600°C). De uitdaging is nu om op basis van de
opgedane kennis de behaalde prestaties door te trekken naar motoren
die op veel lagere temperaturen (100-150°C) werken.

De huidige ontwikkelingen zijn er op gericht om in 2010 een integraal
systeem te testen dat onder relevante industriële condities, maar wel
in een laboratoriumomgeving, de vereiste prestaties levert. Bij het
succesvol afronden van deze stap ligt de weg open naar verdere
opschaling en het uitvoeren van veldtesten in de industrie.

Bovenstaand onderzoek is uitgevoerd met hulp van financiering uit het
programma Energie Onderzoek Subsidie Lange Termijn van SenterNovem.