Sorptiekoeling

Sorptiekoeling is een techniek waarbij warmte wordt gebruikt om koude te genereren. ECN werkt met name aan vaste stof/damp sorptiekoeling. Het werkingsprincipe hiervan is gebaseerd op reversibele (chemische) reacties van een damp met een vaste stof. Een algemene beschrijving van dit principe wordt elders gegeven.

In dit geval gaat het om een systeem dat gebruik maakt van silicagel als vaste stof en water als damp. Met dit systeem is het mogelijk om koeling tussen de 5-10ºC te maken vanuit een (rest)warmtestroom van 60-90ºC. De koeling wordt opgewekt door verdamping van water. De waterdamp wordt opgenomen in het sterk hygroscopische silicagel. De (rest)warmte is nodig om het silicagel te regenereren waarbij de waterdamp weer wordt vrijgemaakt uit het zout.

ECN werkt aan zowel stationaire als mobiele toepassingen voor dit soort systemen.

De foto hieronder toont de totale testopstelling. Deze opstelling is bij ECN ontworpen, gebouwd en getest en voldoet aan de verwachte specificaties, namelijk het genereren van 5 kW koeling uit 8 kW warmte. Na de proeven bij ECN (linker foto) is deze opstelling verhuisd naar Italië waar de koeler is aangesloten op een kleine gasmotor bij het Fiat Research Centre en in de uiteindelijke toepassing kan worden gedemonstreerd (rechter foto). Belangrijke doelstelling bij de ontwikkeling is het verkrijgen van een systeem met een hoge vermogensdichtheid, waardoor de systemen compacter kunnen worden. Dit moet worden bereikt door verbetering van het warmte- en stoftransport in de silicagel. Door snelle opwarming en afkoeling van de silicagel kan de afgifte en opname van damp sneller verlopen en kan met een kleinere hoeveelheid silicagel een groter koeleffect worden bereikt.

 Mobiele toepassing

Een tweede ontwikkeling binnen deze categorie is de ontwikkeling van een sorptiekoeler voor de transportsector. In deze sector wordt in toenemende mate gebruik gemaakt van airconditioning systemen. Dit leidt tot extra brandstofverbruik en extra emissies. Doelstelling van de ontwikkeling van een warmtegedreven sorptiekoeler is om dit brandstofverbruik en emissies terug te dringen door gebruik te maken van de restwarmte van de motor. Het spreekt voor zich dat de eisen aan compactheid en gewicht nog veel groter zijn dan in de hiervoor genoemde stationaire toepassing.

Het tijdspad van het traject beslaat twee delen: onderzoek en ontwikkeling van een labschaal prototype, gevolgd door de ontwikkeling van twee proefmodellen die ingebouwd en getest gaan worden in een personenauto en in een vrachtwagen.

Naast compactheid en gewicht vormt de ongelijktijdigheid tussen de beschikbaarheid van motorwarmte en de vraag naar koeling een grote uitdaging. Na een koude start duurt het enige tijd voordat de motor voldoende is opgewarmd, terwijl juist dan de airco de temperatuur in de cabine snel omlaag moet trekken. Onderzoek naar warmte- en koudeopslag vormt daarom ook een onderdeel van de ontwikkeling van het systeem.