COOLL ONTWIKKELT DE SUPERHYBRID:
een thermisch aangedreven warmtepomp op basis van het adsorptie principe
Technologie
Cooll’s SuperHybrid bevat een vergelijkbare continue cyclus als een normale elektrische warmtepomp. Echter, compressie van het koudemiddel vindt nu plaats met een door warmte aangedreven adsorptiecompressor in plaats van een elektrisch-mechanische compressor. De benodigde warmte is hierbij afkomstig uit een brander, die zowel door aardgas als duurzaam opgewekt (waterstof) gas kan worden aangedreven.
De adsorptiecompressor bestaat uit twee drukvaten gevuld met hoogwaardige actieve kool, die cyclisch worden verwarmd en afgekoeld; een complete cyclus duurt ongeveer 10 minuten. Tijdens verwarming van zo’n drukvat (tot ongeveer 180 °C) wordt het koudemiddel onder hoge druk uit het adsorptiemateriaal geperst en naar de hogedrukzijde van de warmtepomp geleid. Het koudemiddel condenseert in de condensor en geeft daar zijn warmte af aan het verwarmingscircuit van de woning (op bijvoorbeeld 60 °C), waarna de druk van het koudemiddel wordt verlaagd via het expansieventiel.
Het koudemiddel verdampt weer in de verdamper bij een lage temperatuur (bijvoorbeeld 0 °C van de buitenlucht) en neemt zo energie op uit de koude omgeving. Daarna stroomt het koudemiddel naar het andere drukvat dat op de begintemperatuur staat (60 °C in dit voorbeeld), waarbij het koudemiddel weer aan het adsorptiemateriaal adsorbeert. Na ongeveer 5 minuten draait de functie van de twee drukvaten om, waardoor een cyclisch proces ontstaat. Ten opzichte van een standaard CV-ketel zit de winst in de extra warmte die via de verdamper en de condensor beschikbaar komt.
Samenwerking met Fraunhofer
Cooll werkt al enige jaren samen met verschillende instituten van het Fraunhofer. De samenwerking is gestart binnen een EFRO project, waar het
FIP-AM@UT Cooll heeft ondersteund bij ontwerp- en productievraagstukken rondom de adsorptiecompressor. Hieraan hebben ook de Fraunhofer IPT, IWS en IWU instituten bijgedragen. Daarnaast heeft ook Fraunhofer ISE een rol gespeeld, onder andere door een studie naar de marktpotentie van de warmtepomp van Cooll en het uitvoeren van prestatiemetingen op de warmtepomp van Cooll in het geaccrediteerde testlab in Freiburg. Ook nemen Cooll en Fraunhofer ISE gezamenlijk deel aan de werkgroep Thermally Driven Heat Pumps van de European Heat Pump Association (EHPA). De samenwerking met Fraunhofer is dus op verschillende vlakken belangrijk voor Cooll.
Relevantie voor energietransitie & waterstof ontwikkelingen
Het Internationaal Energie Agentschap (IEA) verwacht dat, hoewel het aandeel van hernieuwbare energiebronnen stijgt de komende jaren, het gebruik van fossiele brandstoffen voor verwarming in dezelfde periode substantieel zal blijven. (https://www.iea.org/fuels-andtechnologies/ heating). Dit betekent dat een groot deel van de, vooral wat oudere, Europese gebouwen in de nabije toekomst op andere verwarmingsbronnen dan elektrische verwarming aangewezen zal blijven. Om de CO2-emissies in de gebouwde omgeving zo spoedig mogelijk te kunnen verminderen en de overgang naar CO2 neutraliteit te vergemakkelijken, is daarom een oplossing nodig die
1) de CO2-emissies rechtstreeks vermindert,
2) tegen lage kosten in een grote verscheidenheid van gebouwen kan worden toegepast, en
3) zowel door conventionele als door hernieuwbare niet-elektrische energiebronnen kan worden aangedreven om toekomstbestendig te zijn.
De EHPA en de European Heating Industry (EHI) hebben in 2022 een rapport uitgebracht over thermisch aangedreven warmtepompen (https://www.ehpa.org/publications/report-thermally-driven-heat-pumptechnology/). Dit rapport beschrijft de relevantie van thermisch aangedreven warmtepompen en de rol die ze kunnen spelen om de klimaatdoelen te helpen realiseren. Concreet geldt voor de SuperHybrid van Cooll dat er een besparing van minimaal 30% op (groen) gasverbruik mogelijk is t.o.v. een CV ketel, zonder dat hiervoor een verhoogd elektriciteitsverbruik nodig is. Daarnaast is het product eenvoudig op de plek van en CV-ketel te installeren en is er geen luidruchtige buitenunit nodig.
Deze besparing geldt ook indien er groen gas of waterstof wordt gebruikt, waardoor bij toepassing van deze technologie er minder duurzaam gas (en daarmee opslagen buffercapaciteit) nodig zal zijn om bijvoorbeeld een woonwijk van waterstof te kunnen voorzien. Daarmee wordt de haalbaarheid van diverse waterstofprojecten, die nu nog in de pilotfase verkeren, vergroot.
Huidige fase & toekomst
Het market ready maken van een product met fundamenteel nieuwe technologie kost jaren. De technologie van Cooll is ontwikkeld en getest met behulp van een reeks prototypes met toenemend TRL niveau. Na diverse lab-opstellingen waarmee o.a. de efficiëntie is aangtoond, zijn er enkele functionele modellen gebouwd die in de afgelopen jaren in real life omgevingen zijn getest. Om dit moment worden enkele van deze toestellen ook ingezet in het GROHW-2 project waar een energiesysteem met waterstof opwekking, buffering en afname wordt gedemonstreerd (https://grohw.nl/). De warmtepompen van Cooll worden hier gebruikt om, d.m.v. het mengen van 30% waterstof in aardgas, het Apparatengebouw op de Gasfabriek in Deventer van warmte te voorzien. Parallel werkt Cooll aan een aandrijving geschikt voor 100% waterstof en
is de productie van de eerste serie SuperHybrids recent gestart. Deze warmtepompen zullen, na het behalen van de benodigde certificeringen, in 2023 in verschillende woningen worden getest.
Cooll verwacht dat de meervoudig gepatenteerde SuperHybrid technologie de komende jaren een belangrijke rol in de energietransitie voor de gebouwde omgeving zal gaan spelen. Door de forse besparingen op aardgas, groengas of waterstof, is de SuperHybrid een no-regret verduurzamingsoplossing waarmee het elektriciteitsnet niet zwaarder belast wordt. In 2025 verwacht Cooll dat haar technologie voor de consument beschikbaar komt. Cooll werkt uitsluitend B2B.
