Samenvatting
Een thermo-akoestische warmtepomp levert warmte of koude op basis van staande geluidsgolven.
| Type maatregel | Installatie |
| Oplossing voor | Koelinstallatie |
| Koelcategorie | Wegkoelen |
| Voordelen | Geen elektriciteit nodig (in potentie) |
| Nadelen | Nog niet te koop |
| Kosten | n.n.b. |
| Energie-efficiëntie | 4-5 |
| Technology Readiness Level | 7 - demonstratie van het systeem in de vorm van een prototype in een gebruiksomgeving |
Wat is het?
Een thermo-akoestische warmtepomp levert warmte of koude op basis van staande geluidsgolven. De geluidsgolven worden door een gesloten drukvat in een poreus materiaal met gas gevoerd (helium of argon). Hierdoor ontstaan oscillaties (trillingen) van het gas en de druk. Doordat de golven op bepaalde plekken worden samengedrukt (compressie) wordt warmte opgewekt. Op de plaatsen waar de golven juist extra ruimte krijgen (expansie) koelt het gas af. Vervolgens wordt deze warmte of koude via het warmtepomp-principe getransporteerd naar het afgiftesysteem.
Thermo-akoestische warmtepompen worden vooral nog toegepast als toevoeging op een gewone warmtepomp, om de perioden op te vangen wanneer meer warmte of koude nodig is. Er zijn ook ontwikkelingen voor een thermo-akoestische warmtepomp die geheel zelfstandig kan zorgen voor de gewenste binnentemperatuur.
Waar is het geschikt?
Thermo-akoestische warmtepompen worden al gebruikt om restwarmte om te zetten in koeling, waarmee de potentie in de industrie groot is. Met een omvang die te vergelijken is met een personenauto zijn deze warmtepompen op dit moment nog te groot om op de consumentenmarkt te verschijnen. Kleinere varianten hebben vooralsnog een lagere koelcapaciteit en zijn nog niet beschikbaar voor gebruik in woningen.
Hoe duurzaam is het?
Bedrijven die de thermo-akoestische warmtepomp op de markt willen brengen, spreken van een COP (Coefficient of Performance) van 4 of 5. Verder zijn er ontwikkelingen van thermo-akoestische koeling die alleen met restwarmte wordt aangedreven, zonder daarbij zelf enige vorm van elektriciteit te gebruiken. Door het gebruik van restwarmte – in plaats van elektriciteit – is deze techniek zeer duurzaam. Restwarmte gebruiken voor koeling is echter alleen toe te passen in de industrie en niet in woningen. Commerciële thermo-akoestische warmtepompen voor woningen zullen wel door elektriciteit worden aangedreven. Een thermo-akoestische toepassing zou op termijn een aardgasgestookte cv-installatie kunnen vervangen.
Gebruik
Een thermo-akoestische koeling kan al gebruik maken van enkel restwarmte, of geluidsgolven als energiebron. Overige thermo-akoestische warmtepompen kunnen zo worden ingericht dat ze zowel warmte uit geluidsgolven kunnen halen en ook – zoals andere warmtepompen – uit de lucht, grond en/of het water. De verschillende mogelijkheden worden nog altijd onderzocht en verder ontwikkeld. Toekomstige ontwikkelingen kunnen commercieel gebruik wellicht mogelijk maken.
Stand van de techniek
Warmtepompen zijn al een tijdje op de markt de thermo-akoestische variant is pas sinds kort naar voren gekomen. Een aantal bedrijven is bezig met de ontwikkeling van thermo-akoestische warmtepompen voor de gebouwde omgeving, waaronder SoundEnergy en Blue Heart Energy in samenwerking met Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN).
Thermo-akoestische koeling met enkel restwarmte lijkt veelbelovend. Ongeveer de helft van de warmte-energie die als restwarmte in het apparaat wordt gestopt, wordt omgezet naar koeling. Een dergelijk systeem is echter ongeveer even groot als een personenauto en zal het daarom ook vooral worden gebruikt in de industrie.
Op dit moment worden kleine prototypes van thermo-akoestische warmtepompen getest met een thermisch vermogen van ongeveer 1 kW en een COP van 4. Hiermee kan de warmtepomp worden gebruikt in woningen en kleine kantoren als vervanging van de CV ketel. De komende jaren zal het vermogen worden opgeschaald (tot wel 100 kW) voor overige toepassingen met naar verwachting een COP van 5 tot 8.
Aandachtspunten, voor- en nadelen
Een voordeel van thermo-akoestische koeling vergeleken met andere warmtepompen is dat er nauwelijks of zelfs geen beweegbare delen aanwezig zijn. Daardoor is de kans op slijtage klein. Verder wordt er geen koudemiddel gebruikt en is de stuurbaarheid flexibel. Dit betekent dat de warmtepomp een verstelbaar vermogen heeft en niet alleen aan- en uitgeschakeld kan worden. Er bestaan ook varianten die helemaal geen elektriciteit nodig hebben om te kunnen koelen, maar worden aangedreven met restwarmte van industrie.
Een groot nadeel is dat de techniek nog steeds in ontwikkeling is. Een installatie met voldoende vermogen is op dit moment nog te groot waardoor de technologie nog niet commercieel te gebruiken is voor woningen. Kleinere modellen hebben nog een te lage koelcapaciteit.
Bronnen / verder lezen
- "Toekomstmuziek: De thermo-akoestische warmtepomp", https://www.warmtepomp-weetjes.nl/soorten/thermo-akoestische-warmtepomp/
- "Thermo-akoestische warmtepomp", https://www.warmtepomp-info.nl/thermo-akoestische-warmtepomp/
- "Congres Innovatie: thermo-akoestische warmtepomp", RCC K&L, 9 januari 2018, https://www.koudeenluchtbehandeling.nl/nieuws/congres-innovatie-thermo-akoestische-warmtepomp-90237