Nieuwe vormen van warmte-, electriciteits- en CO2-productie
Hieronder is een overzichtje gegeven van enkele nieuwe ontwikkelingen op het gebied van de productie van warmte, elektriciteit en CO2. Onder het overzicht wordt verder ingegaan op deze ontwikkelingen.
Warmtepomp
In Nederland is de energie die de zon op jaarbasis levert ongeveer gelijk aan de energie uit 100 m3 aardgas per m2 en dat terwijl voor de verwarming van kassen gemiddeld 40 m3 gas per m2 nodig is. Er is dus een overschot aan gratis zonnewarmte voorhanden. Als dit benut kan worden dan levert dit veel energie- en kostenbesparing op. Door het toepassen van een warmtepomp in combinatie met lange termijn opslag van warmte is het mogelijk een kas bijna volledig te verwarmen met zonnewarmte (er is altijd een hoeveelheid energie nodig om de warmtepomp aan te drijven). |
Voorbeeld warmtepomptoepassing (foto duurzame-energie.nl) |
Een warmtepomp werkt hetzelfde als een koelkast. In een koelkast wordt warmte aan de lucht onttrokken door een verdamper. Deze warmte wordt aan de achterzijde aan de lucht afgegeven door een condensor. Tussen de verdamper en de condensor bevindt zich een compressor die het circuit in beweging houdt en na het verdampen het gas door compressie condenseert.
Een warmtepomp ´pompt´als het ware warmte van een laag naar een hoog temperatuurniveau, zodat de warmte weer te gebruiken is. Voor de koude die aan de andere zijde van de warmtepomp wordt geproduceerd geldt eenzelfde verhaal.
Bij een warmtepomp wordt zowel de koude (verdamper) als de warme (condensor) zijde benut. Warmte met een lage temperatuur kan door de warmtepomp opgewerkt worden tot maximaal 55ºC. Een warmtepomp werkt dan ook ideaal in combinatie met lage temperatuur verwarming (bijvoorbeeld een betonvloer). De warmte die nodig is kan uit de omgeving worden onttrokken, bijvoorbeeld uit de buitenlucht, uit grond- of oppervlaktewater of uit een ondergrondse put (aquifer). Omdat warmte uit de omgeving wordt gebruikt kan er meer energie uit de warmtepomp worden onttrokken dan er ingestopt wordt. Het rendement ligt dus boven de 100%!
In de warmtepomp wordt de overgang van dampvorm naar vloeistof door een compressor gerealiseerd, welke electrisch wordt aangedreven of direct door een gasmotor. De overgang kan ook via absorptie. Voor de aandrijving hiervan is warmte nodig uit bijvoorbeeld een ketel. Voordeel van deze laatste methode is dat naast warmte en koude ook CO2 wordt geproduceerd.
In een aquifer kan aan de ene (warme) zijde de overtollige warmte in de zomer worden opgeslagen en aan de andere (koude) zijde gelijkertijd water worden onttrokken voor de koeling van de kas. In de winter wordt vervolgens de warmte die in de zomer is opgeslagen uit de aquifer gehaald. Hiervoor in de plaats wordt de koude van de verdamperzijde van de warmtepomp de grond ingestopt. Op deze wijze wordt een groot deel van de gratis zonne-energie van de zomer in de winter benut.
|
Gasturbine
Tot voor kort werden gasturbines alleen toegepast in grote electriciteitscentrales. Door nieuwe technieken zijn er nu echter ook mini turbines op de markt. De turbine levert zowel electriciteit als warmte. Het voordeel ten opzichte van een WKK is dat de verbrandingsomstandigheden in een turbine zodanig zijn dat de rookgassen direct gebruikt kunnen worden voor CO2-dosering. Een nadeel is er echter ook. Aangezien de turbine met een grote luchtovermaat werkt is de CO2-concentratie in de rookgassen erg laag (3 a 4 %). Om voldoende CO2 in de kas te krijgen moet dus een groot doseersysteem aangelegd worden (bijna drie maal zo groot als nodig is om de rookgassen van een ketel naar de kas te transporteren). |
Mini gasturbine (Foto DTE energy) |
Brandstofcel
De brandstofcel is een soort accu die opgebouwd is uit laagjes die elk bestaan uit een elektrolyt (membraan), een kathode en een anode. Hoe meer laagjes hoe groter het vermogen van de brandstofcel. Via een spruitstuk wordt waterstof en lucht toegevoerd en wordt water afgevoerd. Door elektrochemische reacties ontstaat er een spanningsverschil tussen de anode en de kathode. De energie die daarbij vrijkomt, staat direct ter beschikking als elektriciteit. Een deel van de brandstof wordt omgezet in warmte. Vergeleken met conventionele technieken zoals zuigermotoren en gasturbines levert een brandstofcel een hoger rendement, vooral bij betrekkelijk gering vermogen (lager dan enkele MW) en/of bij sterk wisselende belasting. Gasturbines en zuigermotoren hebben geen goed deellastrendement. Brandstofcellen wel. Als brandstof gebruikt een brandstofcel waterstof. Na de ´verbranding´ blijft slechts water als afvalstof over. De verbranding is dus maximaal schoon te noemen (nul emissie).
|
Voorbeeld brandstofcel (foto european fuel cell group) |
Benodigde brandstof
In principe werkt een brandstofcel op waterstof. Waterstof zal in de toekomst worden geproduceerd door elektrolyse van water. De hiervoor benodigde elektriciteit wordt opgewekt met windenergie, zonne-energie of waterkracht. Ook kunnen bio-brandstoffen worden ingezet. Vóórdat op deze wijze op grote schaal waterstof beschikbaar komt, kan in combinatie met een reformer ook gebruik gemaakt worden van bijvoorbeeld aardgas. Het voordeel hiervan is dat daarbij ook CO2 vrijkomt die gebruikt kan worden om CO2 te doseren in de kas. Verder wordt er gewerkt aan brandstofcellen die methanol rechtstreeks kunnen verwerken, zonder tussenkomst van een reformer.
De eerste testen met gebruik van brandstofcellen binnen de tuinbouw zijn reeds uitgevoerd. Het zal echter nog geruime tijd duren voordat brandstofcellen hier rendabel in te zetten zijn. Er wordt veel verwacht van de snelle ontwikkelingen die momenteel in de autoindustrie worden gerealiseerd.
|
Organic Ranking Cycle (ORC)
Nog in te vullen |
|
