Een verwarmingstoestel voor bestaande woningen dat tientallen procenten meer energie uit een kuub gas haalt dan de toch al energiezuinige hr-ketel: het Twentse bedrijf Cooll werkt aan een gasadsorptiewarmtepomp die precies dit belooft. “Dit is een zware, diepe innovatie.”
Al negen jaar werkt Cooll Sustainable Energy Solutions, een spin-off van de Universiteit Twente, gestaag door aan het product, dat consumenten direct kunnen gebruiken als vervanging van hun huidige ketel, zonder al te veel rompslomp en meerkosten.
De initiële investering zal wat hoger zijn, maar door de lagere energielasten, zal die in een jaar of vijf zijn terugverdiend, zegt directeur Johannes Burger, die het bedrijf runt met compagnons Stefan van Uffelen en Robert Jan Meijer.
Veldtesten
Vorige week maakte Energiefonds Overijssel bekend dat het met een aantal private investeerders in totaal 1,5 miljoen euro steekt in de doorontwikkeling van de warmtepomp. Burger: “We hebben al meerdere demoversies gehad. Er hangt er ook een in ons pand en die doet het prima. Deze nieuwe financieringsronde geeft ons de mogelijkheid om de eerste veldtesten uit te gaan voeren. Als alles volgens planning verloopt kan de warmtepomp in 2022 of 2023 de markt op.”
Cooll ontwikkelde een warmtepomptechnologie die nog niet in Nederland wordt toegepast, niet in de woningbouw en ook niet in de utiliteit. Het gaat om een warmtepomp op gas, die ammoniak als koudemiddel gebruikt.
Twee vaatjes
De compressor bestaat in deze vinding uit twee losse adsorptiecompressorvaatjes gevuld met actieve kool. Dat koolstof kan heel veel ammoniak binden (adsorberen). Wanneer zo’n vaatje wordt opgewarmd met een gasbrander, ‘ontsnapt’ het ammoniak en wordt het via een passief ventiel naar de hogedrukzijde van de warmtepomp geleid.
Ondertussen kan het andere vaatje afkoelen om weer klaargemaakt te worden voor de opname (adsorptie) van ammoniak; een complete cyclus duurt ongeveer 6 minuten.
Condenseren en verdampen
Het ammoniak condenseert in de condensor en geeft zijn warmte af aan de verwarming waarna de druk wordt verlaagd door het expansieventiel: net als bij een conventionele warmtepomp.
Het koudemiddel verdampt in de verdamper en neemt daar warmte op uit de koude omgeving. Daarna gaat het koudemiddel via een passieve klep naar het andere vaatje dat op de begintemperatuur staat waarbij het koudemiddel weer aan het adsorptiemateriaal wordt geadsorbeerd.
Er bestaan ook gaswarmtepompen die werken met twee vloeistoffen in plaats van een vloeistof en een vaste stof. In dat geval lost het koudemiddel in de vloeistof op en heet de technologie absorptie, in plaats van adsorptie. Volger Burger heeft adsorptie in een vaste stof als voordeel dat het compacter kan en goede prestaties blijft leveren bij hoge temperatuur afgiftesystemen.
Engelse inspiratie
Aan de Engelse Warwick University was men een jaar of tien geleden ook bezig met deze fysisorptie-technologie met koolstof als sorbent. Hieruit ontstond destijds het bedrijfje Sorption Energy, maar het heeft er alle schijn van dat er daar nu de stekker uit getrokken is. Burger: “Wij hebben geleerd van hun publicaties, maar we hebben nooit samengewerkt.”
Verder zijn er verschillende initiatieven die werken met zeoliet als sorbent. Burger: “Nadeel is dat je daar water als koudemiddel nodig hebt. En dat werkt niet meer onder buitentemperaturen van 6 graden.” Onder meer Viessmann en Vaillant brachten warmtepompen met zeoliet op de markt, maar deze braken niet echt door. Burger: “De enige warmtepomp die ik nu ken op basis van zeoliet is die van het Duitse Fahrenheit. Maar eigenlijk worden die vooral toegepast voor koeling op locaties waar afvalwarmte beschikbaar is.”
Atomair gerangschikt
Bij de combinatie van ammoniak en koolstof speelt dit probleem niet. “Probleem bij koolstof was lang dat het niet in de gewenste vorm beschikbaar was. Meestal komt het in de vorm van poeder of granulaat.” Die juiste vorm is nu wel gevonden. “Het is prachtig atomair gerangschikt, waardoor je een enorm oppervlak krijgt met allemaal holtes die lijken op grotten of nissen. Perfect voor de binding van ammoniak.”
Een vernieuwend element van de vinding van Cooll, zegt Burger, is dat een deel van de warmte die vrijkomt bij de afkoelende compressor en de koude die vrijkomt bij de opwarmende compressor hergebruikt kan worden in het proces. Die vorm van warmteterugwinning, thermal wave heat recovery genoemd, verklaart gedeeltelijk het hoge rendement van de warmtepomp.
Configuraties
Volgens Burger zijn er verschillende configuratiemogelijkheden voor hun vinding. Het is mogelijk om te combineren met een buffervat of met een hr-ketel voor de pieklast. Ook kan een wat grotere adsorptiewarmtepomp het werk in zijn eentje doen, warm CV-waterbereiding én warm tapwaterbereiding. De afgelopen jaren liep er een groot project met de warmtepomp van Cooll, dat werd gesubsidieerd door RVO en waarin ook ketelfabrikant Remeha participeerde.
Burger laat weten dat er op dit moment ook een ketelproducent op het punt staat om aan te haken bij de ontwikkeling, maar welke leverancier dat is, wil hij nog niet kwijt. Navraag bij Remeha geeft geen uitsluitsel.
Update: dit artikel is aangepast op 12 april. Het werkingsprincipe van de compressor werd in eerste instantie niet goed uitgelegd.
Weten al deze ontwikkelaars wel wat anderen doen?
Volgens mij heeft Climaways in Belgie al een vergelijkbaar product op de markt met de Rubor K18. https://k18.be/
Volgens mij wordt hier niet goed gelezen. Het gaat om 1 letter. De jongens uit Twente werken met gasadsorptie. De Belgen met gasabsorptie en dat bestaat al een poosje, waaronder de toepassing in de caravan. Goed lezen dus heren. We hebben het hier wel degelijk over een innovatie en als gas beter wordt benut verdient het een kans in met name de bestaande bouw m.i.
Klopt, absorptie is ammoniak in water en adsorptie is ammoniak met vaste koolstof
Functioneel: adsorptie is compacter dan absorptie en haalt ook goede rendementen bij hoge afgiftetemperaturen.
Daar staat tegenover dat absorptie bewezen techniek is
klopt maar de werking is volgens mij anders clamaway,s werk compressor maar zeker weet ik het niet
Nee, is een gas absorptiewarmtepomp met ammoniak als koudemiddel.
Werkingsprincipe volgens de leverancier:.
“Het systeem gelijkt nog meest op de bekende monobloc elektrische warmtepomp met buitenopstelling. “Aardgas of propaan zijn de krachtbron. Dat levert belangrijke prijsvoordelen op ten opzichte van een WP – compressor op electriciteit. Het koudemiddel ammoniak is volkomen natuurlijk en snel afbreekbaar. Het absorptiemiddel is gewoon water. In de generator wordt een rijke oplossing verwarmd door een gasbrander. De ammoniak in de oplossing verdampt en wordt gescheiden van het water. De ammoniakdamp stroomt naar de condensor omdaar te condenseren. Daar geeft het warmte af voor de verwarming en het warme water. De vloeibare ammoniak stroomt dan via een smoorklep naar de verdamper. De smoorkleppen zorgen ervoor dat de druk in de verdamper daalt, waardoor het kookpunt van de vloeibare ammoniak daalt. Door deze lagere druk kan de energie vanuit de bron de ammoniak weer verdampen waarna de gesloten cyclus herbegint.”
Zo nieuw lijkt het me allemaal niet. Caravans hebben al tientallen jaren een absorptie-koelsysteem in de koelkast.
Voordeel is natuurlijk de lange levensduur. Geen aan slijtage onderhevige bewegende delen (behalve natuurlijk de circulatiepomp). Maar belangrijk nadeel is de matige COP (ongeveer 1,3). Natuurlijk is dat flink beter dan een HR-CV-ketel, maar het belangrijkste nadeel is natuurlijk wel, dat we voor dit apparaat nog steeds gas nodig hebben. En we moesten nu juist van het (aard)gas af……
Natuurlijk kun je H2 gebruiken, maar dan moet je wel eerst even vertellen waar al die H2 dan vandaan moet komen.
Bovendien is het gebruik van H2 via de weg brandstofcel->elektrische WP veel efficienter.
Ik snap nog steeds niet waarom we van het gas af moeten. Is alleen maar een emotioneel argument voor onze Groningers. De grootte van dit veld is een scheet ten opzichte van de wereld voorraad.
Belgie en Duitsland zetten juist weer vol in op het gebruik van gas als milieu vriendelijk.
Elektriciteit komt nu eenmaal niet als natuurlijke bron voor (behalve bliksem) en heeft altijd de energie uit een ander grondstof nodig. Je blijft dus met omzettingsverliezen zitten. Kun je de grondstof direct efficient omzetten in energie dan ben je altijd beter voor het milieu.
COP zegt niets tussen verschillende energiesoorten. COP voor een gasgebruiker is appels met peren toz een electra gebruiker.
Zou je het wel willen doen tegen een compressor WP (1 m3 gas = 2,5 kWu) dan heeft deze K18 een COP van 4-4,5 wat dus al zeer goed is
De Rubor haalt 1,6 tov een traditionele Gasketel, Italiaanse producent die echt al wel een tijdje bezig is. Nadeel is dat je voor 18kW achtduizend euro kwijt bent en een buitendeel met fan moet opstellen.
Ik ben benieuwd of Cooll er in slaagt om het vermogen terug te schroeven, te combineren met een ww-boiler en dan de prijs rond de drieduizend te krijgen. Als dat lukt is het idd een optie, hoewel ik vermoed dat een WP met twee circuits (om de temperatuur omhoog te krijgen) alsnog op een betere prijs/prestatieverhouding gaat komen door de hogere efficiëntie.
Ik heb begrepen dat in Belgie € 3000,- subsidie op dit apparaat wordt gegeven. Dan wordt het al sterk concurrerend met een mono WP.
In Nederland komt hij nog niet voor op de RVO lijst want er zit geen dealer hier.
Ik heb ernaar gekeken omdat mijn woonboerderij met 1400 m3 wel een erg grote WP nodig heeft met dito E-aansluiting . Ook het hogere temperatuur traject is interessant want met een boilervat met hygiene spiraal is 50 Gr voldoende om te douchen. Op zonnepanelen kun je dan op een gunstig moment electrisch desinfecteren met 65 gr.
Is dit wel veilig? Ammoniak in huis. Het is zwasr giftig spul. Hoe groot is de kans op lekkage. Hoe hoog is de druk. Om hoeveel kg anmoniak gaat het? Ik lees hier niets over.