Maakt deze Nederlandse vinding een einde aan koudemiddel in warmtepompen?

Een warmtewisselaar in plaats van een compressor in een warmtepomp. Allereerst heb je geen giftige of milieuonvriendelijke F-gassen meer nodig. Daarnaast maakt het een einde aan de cycles van compressie en ontgassen, waardoor je een continue stroom warmte krijgt die niet steeds wordt onderbroken. ThermoSwap heeft hiervoor de oplossing gevonden, zegt Joost Minnaar die hun systeem toelicht op de VSK.

De huidige warmtepompen verliezen heel veel efficiëntie door de cycles van het koudemiddel. Dat moet eerst onder druk worden gezet en daarna worden ontgast. Door dat laatste komt het verwarmen stil te liggen en daarom heb je weer een buffervat nodig. De efficiëntie ligt door deze cycles op zo’n 60 procent. ‘De efficiëntie van onze oplossing ligt op 98 procent’, vertelt Joost trots. ‘We hebben 0 footprint en daardoor zijn we ook heel goed voor de energietransitie.’

Continue warmte

ThermoSwap gebruikt warmtewisselaars. Ze zijn al vijf jaar bezig met de ontwikkeling ervan, maar pas een week geleden hebben ze het patent gekregen. Dus nu kunnen ze uit de garage komen en staan ze op VSK. Joost laat in proefopstelling zien hoe het werkt.

Het is een modulair systeem en het kan dus heel makkelijk geschaald worden. Wil je een groter warmteverschil overbruggen, dan kun je meer elementen achter elkaar in serie monteren. Ieder element warmt het water dat er doorheen stroomt ongeveer een graad op. Door dat kleine warmteverschil is er relatief weinig energie voor nodig. Zet je er tien of twaalf achter elkaar, dan warm je het water continu 10 graden op. Wil je meer capaciteit, dan zet je meerdere van zulke in serie gemonteerde elementen naast elkaar. ‘Dat is ook veel compacter dan een klassieke compressor’, zegt Joost. ‘Het wordt alleen wel steeds zwaarder.’ Om dat te illustreren laat hij een koperen element voelen. ‘Maar het kan allemaal draaien op zonnecellen, het systeem heeft geen spike in het energieverbruik, zoal een compressor dat heeft als de cycle wordt opgestart.’

Het artikel gaat verder onder de afbeelding

Scepsis onderuit

Het systeem van ThermoSwap is gebaseerd op het effect van Peltier. ‘Hierdoor zijn er ook nogal wat sceptici’, vertelt Joost. ‘Het peltier-element heeft een slechte naam vanwege de hotelkoelkasten waarin het wordt gebruikt. Uit die dingen komt alleen maar lauw bier.’ Maar in die koelkasten wordt lucht als geleider gebruikt, gaat hij verder. ‘Wij gebruiken water en koper, en die geleiden veel beter.’

Joost Minnaar is van huis uit scheikundige. Vier jaar geleden raakte hij betrokken bij de ontwikkeling. ‘Toen geloofde ik er zelf ook niet in’, vertelt hij. ‘Maar ik ben er naartoe gegaan en toen zag ik met eigen ogen dat een vat van 600 liter in 10 uur werd opgewarmd tot het kookpunt. Ik dacht: dit kan eigenlijk niet, hier wil ik alles van weten.’  

Naast het ontbreken van de cycles heeft de warmtewisselaar nog meer voordelen boven de compressor. Er zitten geen bewegende delen in, dus het gaat niet kapot. ‘De elementen kunnen makkelijk 30 jaar mee’, stelt Joost. ‘Dus ze kunnen steeds weer worden hergebruikt. Dat is duurzaam.’

Water kan ook tot veel hogere temperaturen worden opgewarmd dan met een compressor. ‘Met de platen van de warmtewisselaar zou je in principe tot 200 graden kunnen gaan, al wil je dat niet. Maar je zit niet meer vast aan lage temperaturen, zoals bij de huidige warmtepompen. Die gaan meestal tot maar 60 graden.’ 

Koelen en stroom uit restwarmte

Het systeem gaat binnenkort getest worden door een aantal fabrikanten, door een grote installatiepartij en door UK Research Institute, zeg maar de TNO van het VK. ‘Ze hebben daar natuurlijk heel grote gebouwen en baden die ze moeten verwarmen, maar ook lasers die ze moeten koelen.’ 

Dat brengt Joost ook direct bij de stappen die nog moeten worden genomen. ‘De volgende stap is koelen. Op zich moet dat geen probleem zijn, want je hoeft alleen maar de stromen om te draaien. Maar daar zit nog wel wat engineering in.’ Stap 3 is dan gebruik maken van het Seebeck-effect. Dat wil zeggen dat met dit systeem restwarmte van bijvoorbeeld energiecentrales kan worden omgezet in elektriciteit. ‘Het koelwater wordt nu gewoon geloost in de zee, maar hiermee kun je daar dus ook nog elektriciteit uit halen.’