Industrial Energy Enlightenmentz Archieven - Utilities

Energy Enlightenment Winnaar 2018 Battolyser neemt binnenkort de eerste demonstratie-unit in gebruik. De demonstratie-installatie met een elektrische opslagcapaciteit van vijftien kilowattuur en waterstofproductievermogen van vijftien kilowatt staat klaar om naar de Magnum Centrale te worden verscheept. Daarna verwacht Proton Ventures snel te kunnen opschalen naar installaties van tien megawatt.

Battolyser, een slimme doorontwikkeling van de Edison batterij, neemt binnenkort de eerste demonstratie-installatie in gebruik. De nikkel-ijzerbatterij die Edison in 1901 ontwikkelde had een relatief laag elektrisch opslagvermogen en bij het opladen trad bovendien elektrolyse op. Zodra de batterij verzadigd was, begon hij waterstof te produceren. Hoogleraar Fokko Mulder van de TU Delft zag met name die laatste eigenschap als pluspunt. Gekoppeld aan zonne- of windenergie kan de batterij eerst stroomtekorten opvangen als de productie terugloopt. De geproduceerde waterstof kan zelfs langer worden opgeslagen of ingezet in de industrie.

Om de werking op grotere schaal aan te tonen, vond ontwikkelaar Proton Ventures in Vattenfall de eerste launching customer. Bij Proton Ventures staat nu de eerste demonstratie Battolyser klaar op skids die binnenkort naar de Magnumcentrale in de Eemshaven worden getransporteerd. Ook het voor de elektrolyse demiwater is onderdeel van het systeem.

Opschalen

Hoewel de opslag capaciteit van kilowattuur (stroom) en kilowatt vermogen (waterstofproductie) nog niet heel groot is, wil men snel opschalen. Daar wil men snel mee beginnen, zeker na de kapitaalinjectie van Koolen industries. ‘Zodra de eerste grootschalige Battolyser-oplossing cyclisch is getest op zuiverheid en efficiëntie van waterstof, zullen we opschalen naar installaties tot tien megawatt’, zegt Proton CEO Hans Vrijenhoef. Die installaties verrijzen bij industriële partners, zonneparken en locaties waar elektriciteit van offshore windparken op grote schaal aan land komt. Uiteindelijk zullen we Battolyser-systemen installeren op gigawatt-schaal.’

Uitvinder Fokko Mulder ziet meerdere voordelen van de battolyser vergeleken met alkaline elektrolysers. ‘Conventionele alkaline elektrolysers moeten blijven doorwerken wanneer de elektriciteit te duur is om waterstof te produceren. Het Battolyser-systeem doet dat niet. Het systeem kan direct schakelen tussen volledige waterstofproductie en het ontladen van de batterij. Daardoor kan het systeem overschakelen van elektriciteit-inkoop bij lage prijzen, naar elektriciteitverkoop bij hoge prijzen.’

Industrieel gebruik

Door zijn vermogen om continu waterstof te leveren, is de Battolyser geschikt voor de productie van ammoniak, methanol en andere processen zoals DRI, of directe reductie van ijzer. De continue aanvoer van waterstof is nodig om shutdowns van fabrieken of procesfluctuaties te voorkomen. De huidige technologieën kunnen dit niet, waarmee de Battolyser een essentieel hulpmiddel wordt om de productie van dergelijke grondstoffen groen te maken.

Grote schaal

Voor installaties op grotere schaal zou de Battolyser de voorkeur kunnen krijgen in de energie-transitie, omdat wordt vertrouwd op elektroden gemaakt van nikkel en ijzer, materialen die in de mijnbouw onder eerlijke werkomstandigheden in ruime mate beschikbaar zijn. Daardoor wordt het mogelijk om Battolyser technologie wereldwijd op te schalen.

Volgens Mulder behaalt de Battolyser een uitstekende totale efficiëntie van maximaal tachtig tot negentig procent. ‘En dankzij zijn zeer robuuste en duurzame karakter levert hij energie voor vele jaren, wat ook beter is dan bestaande technologieën.’

 

Technische Universiteit Eindhoven steekt tien miljoen euro in de oprichting van een nieuw energie-instituut: het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES). Dit maakte bestuursvoorzitter Robert-Jan Smits bekend tijdens de (virtuele) opening van het academisch jaar.

Smits: ‘De Brainport Regio Eindhoven heeft een fantastische hightech en maakindustrie, die kan helpen bij de energietransitie. Die krachten bundelen we in dit nieuwe instituut.’

EIRES werkt met vier onderzoeksprogramma’s: Chemistry for Sustainable Energy Systems, Engineering for Sustainable Energy Systems, Systems for Sustainable Heat en Systems Integration. Elk programma bundelt de kennis en expertise van twee of meer van de zes deelnemende faculteiten. Betrokken zijn: Applied Physics, Built Environment, Chemical Engineering & Chemistry, Electrical Engineering, Mechanical Engineering, en Industrial Engineering & Innovation Sciences.  De TU/e investeert de komende vijf jaar tien miljoen euro in het nieuwe instituut. En trekt vier nieuwe hoogleraren en elf nieuwe universitaire (hoofd-)docenten aan.

Opslag en conversie

‘Duurzame energie is mooi’, zegt Richard van de Sanden, wetenschappelijk directeur van EIRES, ‘maar het waait niet altijd als je het wil, en de zon schijnt ook niet altijd. Bovendien wil je energie soms in een andere vorm dan alleen stroom. Om te zorgen dat je altijd precies die energie krijgt waar en wanneer je hem nodig hebt, heb je slimme opslag en conversie nodig.

Met deze projecten proberen we antwoord te geven op de grootste uitdaging van de energietransitie: het gelijktijdig duurzaam maken van de energie-, transport- en chemische sector. Het gaat dus niet alleen over energie, maar ook over duurzame en hoogwaardige grondstoffen voor de chemie.’

EIRES zoekt de oplossing voor de klimaatcrisis nadrukkelijk niet grootschaligheid. ‘Juist door veel, kleine, slimme apparaten te maken, die gemakkelijk zijn te integreren in bedrijven of woningen, kun je snel leren en opschalen’, zegt Mark Boneschanscher, managing director van het nieuwe instituut. ‘Dat werkt veel beter dan grote kapitaalintensieve installaties. Wat ons betreft ligt de oplossing dus niet zozeer in grote afmetingen, maar in grote aantallen.’

Electrolyzer-consortium

Een goed voorbeeld van samenwerking is het Dutch Electrolyzer-consortium. Een van de vier sleutelprojecten die EIRES samen met de industrie ontwikkelt. Het Dutch Electrolyzer consortium werkt aan het opzetten van de eerste productielijn voor elektrolyzers in Nederland. Door het samenbrengen van de beste aspecten van de huidige alkalische en PEM-technologie wil het Dutch Electrolyzer-consortium kleinschalige modulaire apparaten bouwen waarvan de productie eenvoudig kan worden opgeschaald. Op deze manier kunnen elektrolyzers eenvoudig worden geïnstalleerd in wijken, of misschien zelfs in individuele windturbines. De TU/e en VDL Groep tekenden onlangs een intentieverklaring om samen deze technologie verder te gaan ontwikkelen.

High-tech systemen

Volgens Boneschanscher gaat de energietransitie in Nederland alleen lukken als we verder kijken dan de bestaande bedrijfsmodellen. ‘Energieleveranciers werken aan elektrificatie en netverzwaring, olie- en gasmaatschappijen willen waterstof of groene moleculen leveren. Dit vraagt allemaal om grootschalige productie van high-tech systemen, die we nu nog importeren uit het buitenland. Als we zo doorgaan, loopt Nederland de kans mis om echt te verdienen aan de energietransitie. En dat zou jammer zijn, zeker nu we middenin een economische crisis zitten.’

Metal fuels

Ook Energy Enlightenmentz-deelnemer Metal Fuels doet mee met het EIRES-onderzoeksprogramma Engineering for  Sustainable Energy Systems. De onderzoekers gebruiken ijzerpoeder om duurzame energie op te slaan. Door de hoge energiedichtheid is ijzerpoeder zeer compact en gemakkelijk te transporteren als energiedrager.

Wanneer ijzer reageert met zuurstof ontstaat er warmte en roest. De warmte kan worden gebruikt voor de productie van stoom voor de industrie of stroomproducenten. De resterende roest kan gemakkelijk worden opgevangen en weer worden omgezet in ijzerpoeder, met behulp van elektriciteit uit wind of zon.

Twaalf Nederlandse ondernemingen die zich onderscheiden door duurzaam ondernemerschap zijn vandaag tijdens een bijeenkomst op Paleis Soestdijk genomineerd voor de Koning Willem I Plaquette voor Duurzaam Ondernemerschap. De vakjury onder leiding van ondernemer Anne-Marie Rakhorst selecteerde de twaalf bedrijven voor de meest prestigieuze ondernemersprijs op het gebied van duurzaamheid in Nederland. Energy Enlightenmentz-winnaar 2017 HeatMatrix is een van de genomineerden. 

De belangrijkste criteria om in aanmerking te komen voor de plaquette is de impact op het milieu en de omgeving van de onderneming door duurzaam gebruik van natuurlijke hulpbronnen of verlaging van de milieubelasting. De onderneming vervult een behoefte voor mens, maatschappij en keten en draagt ook bij aan de verduurzaming van de keten. Verder moet het bedrijf economisch rendabel zijn.

Volgens Anne-Marie Rakhorst is de kwaliteit van de genomineerden ondernemingen zeer hoog. ‘Dat maakt dat deze duurzaamheidsprijs het meest prestigieus is van Nederland. Bovendien zien we dat deze bedrijven steeds meer oplossingen vinden in de internationale keten.’

De volgende bedrijven ontvingen de officiële nominatie voor de Koning Willem I Plaquette voor Duurzaam Ondernemerschap 2020:

  • TRIBOO, maakt waardevol meubilair van waardeloos afval
  • Schijvens Confectiefabriek, Producent van circulaire bedrijfskleding
  • Gulpener Bierbrouwerij, op weg naar fossielvrij bierbrouwen
  • Kipster, de meest mens-, milieu- en diervriendelijke kippenstal ter wereld
  • BTG Biomass Technology Group, zet biomassa om in biobrandstoffen en energie
  • HeatMatrix Group, maakt kunststof membranen die warmte uit rookgassen terugwinnen
  • Tony’s Chocolonely, slaafvrije chocolade
  • Moyee Coffee, fairchain koffie
  • Kuijpers, energieneutrale en gezonde installaties
  • Verstegen Spices & Sauces, duurzame kruiden
  • MYoMY do goods, Duurzame en mensvriendelijke tassen
  • Leev.nu, gezonde en mens- en milieuvriendelijke ontbijtproducten, bakproducten en tussendoortjes.

De plaquette wordt tweejaarlijks toegekend door de Koning Willem I Stichting aan bedrijven die zich op het gebied van duurzaamheid onderscheiden. In 2018 won het bedrijf Eosta, een innovatieve importeur, inpakker en distributeur van verse biologische groente en fruit in Europa.

De finale van de Koning Willem I Plaquette voor Duurzaam Ondernemerschap vindt medio mei plaats in de omgeving van Rotterdam. Daar worden ook de de Koning Willem I Prijs voor het Grootbedrijf en voor het MKB bekendgemaakt. Alle 12 genomineerde bedrijven mogen meedoen aan de European Business Awards for the Environment.

Gelion’s reinvented Zinc Bromide redox-flow battery wins the Industrial Energy Enlightenmentz Award 2019. The pitch of Gelion’s CEO Rob Fitzpatrick convinced the jury of the election as wel as the audience of the European Industry & Energy Summit that the storage solution has the most impact on the energy transition.

Gelion has transformed the Zinc Bromide redox flow-battery technology into a more conventional stationary architecture. Instead of a pumped battery system with tanks and moving parts, the chemistry can be a self-contained block, like a Lead acid or Alkaline cell. This results in a consumer-friendly package that is much more economical, scalable and maintenance friendly, whilst retaining all the benefits of the Zinc Bromide technology.

Safe storage

During the European Industry & energy Summit Climeworks, SoundEnergy and Gelion managed to convince the jury of the contribution of their innovations to the energy transition. Gelion stood out with a storage medium that is inexpensive, efficient and safe.

Jury chairman Rob Kreiter: ‘Gelion is an economical, safe and efficient form of storage supports the industry in the energy transition. Gelion has succeeded in combining the low cost of a flow battery with the ease of use of a fixed battery. The zinc bromide battery is therefor a real Industrial Energy Enlightenment.’

Runner ups

The other participants in the Industrial Energy enlightenmentz competition Climeworks and SoundEnergy previously convinced the jury of their contribution to the energy transition.

Climeworks invented a new, solid sorbent that uses waste heat t orecover.

Kreiter: ‘Direct Air Capture is one of the solutions to cut down CO2-emissions. The use of a solid sorbent makes the technology economical and environmental more attractive. Especially since residual heat can be used to wash out the CO2. Therefore Antecy/Climeworks is a true Industrial Energy Enlightenment.’

SounEnergy uses waste heat to cool processes or buildings.

Krieter: ‘The use of soundwaves to produce cold out of waste heat is an original approach that can change the industry. The robustness of the design and high performance makes the THEAC-25 a valuable Industrial Energy Enlightenment.’

We selected three candidates who can all make a difference in the transition to an emission-free industry. Now it’s up to you to select your favorite. Read the background of the innovations below, watch the film and vote for your favourite Industrial Energy Enlightenmentz. At the European Industry & Energy Summit, you can attend the pitch of the candidates. Not yet registered? Then do it quickly.

Antecy / Climeworks – Direct Air Capture CO2

The technology of direct air capture (DAC) is fairly simple: a fan directs an air flow past an adsorbent, after which it is enriched with carbon dioxide. When the adsorbent is saturated, it is heated so that it releases the CO2. Commonly used adsorbents are alkanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyl diethanolamine (MDEA).

Antecy developed a solid adsorbent based on potassium bicarbonate, a well-known food additive. The potassium salt, also known as potassium hydrogen carbonate, is very hygroscopic, that is: it attracts and retains water. That quality makes it ideal for adsorbing CO2 out of the air. Even better is the fact that the salt releases it’s load of CO2 at relatively low temperatures.

Robert Rosa, business developer at Antecy, indicates that the main benefits of the solid, non-amine absorbent are lower costs and less degradation. Rosa: “Regeneration of the saturated potassium bicarbonate occurs at temperatures from eighty degrees Celsius. If a Direct Air Capture installation is built near the industry, it can use residual heat for the regeneration process. Or else solar heat would also be an option. Moreover, at that low temperature it is not necessary to actively cool, but the ambient temperature is sufficient. So you save energy on two sides.”

SoundEnergy – thermo-acoustic cooling

The thermo-acoustic heat pump was a great promise for years. Soundenergy is now launching a commercial product that uses the principle to convert residual heat into cooling. The potential in the industry is enormous and the first customers use all ready their residual heat to cool buildings.

CEO of Soundenergy Herbert Berkhout: “The crux of our thermoacoustic heat pump is that there are hardly any rotating parts in it. Simply put, you use a pressure vessel with Argon to which you add heat. Just as a balloon expands when it becomes warm, a pressure difference also occurs in the pressure vessel. The potential of the thermal energy has thus been converted into mechanical energy. Like with a speaker, that energy sets a sound wave in motion.

By constantly allowing the gas to cool through the environment and heating it with residual heat, you strengthen the pulse. We use two cylinders that continue to reinforce each other, creating a feedback loop. Then we use two other cylinders in the Teac-25 that use the acoustic energy to produce cold. In this way the system offers a cooling capacity of 25 kilowatts while only residual heat enters.

Gelion – Reinventing Zinc Bromide Batteries

Gelion has transformed the Zinc Bromide redox flow-battery technology into a more conventional stationary architecture. Instead of a pumped battery system with tanks and moving parts, the chemistry can be a self-contained block, like a Lead acid or Alkaline cell. This results in a consumer-friendly package that is much more economical, scalable and maintenance friendly, whilst retaining all the benefits of the Zinc Bromide technology.

Key to the technology is its ability to fully discharge to 0V: great for deep discharge cycling and energy shifting applications. This attribute greatly improves electrical safety as transport, installation and maintenance can all be performed at no electrical potential. Additionally, this enables the battery to chemically “reset” during a full discharge, resulting in remote maintenance, abuse tolerance and expected long life-time in demanding applications. Gelion’s first product iteration is aimed at the stationary energy storage market, ideally used to store large amounts of surplus renewable energy to firm supply by discharging when required. By varying the battery design, Gelion can alter the Zinc Bromide characteristics for higher power and greater capacitance to service other markets.

Other benefits of Gelion’s Zinc Bromide technology include: high fire safety; abundance of large reserves of active materials; and, ease of recyclability. Fire safety is due to the presence of Bromine, which is commonly used in fire retardant materials. When used in a battery, the cells become virtually fire-proof. Abundance of the active materials, Zinc and Bromine is critical: Zinc is one of the most abundant metals on earth and large amounts of Bromine are contained with brine deposits, such as the Dead Sea. The main materials used in Gelion’s Endure battery are: salts, plastics and carbons. Once discharged, these are all inert, non-toxic and safe, enabling cells to be disassembled via a conventional grinding process and the materials reclaimed as battery feedstock or recycled. Overall, Gelion expects that it’s batteries will be one the safest and easiest to recover at end of life.

We are proud to announce the three candidates of the Industrial Energy Enlightenmentz Award 2019. Antecy, SoundEnergy and Gelion will pitch during the European Industry & Energy Summit 2019 on Tuesday 10 December in Amsterdam. We give you a brief introduction of the technology by which these innovators are going to help the industry to limit their CO2 emissions. Register immediately for the most complete industry and energy conference of the year and vote for your favorite innovation.

Antecy / Climeworks – Direct Air Capture CO2

The technology of direct air capture (DAC) is fairly simple: a fan directs an air flow past an adsorbent, after which it is enriched with carbon dioxide. When the adsorbent is saturated, it is heated so that it releases the CO2. Commonly used adsorbents are alkanolamines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyl diethanolamine (MDEA).

Antecy developed a solid adsorbent based on potassium bicarbonate, a well-known food additive. The potassium salt, also known as potassium hydrogen carbonate, is very hygroscopic, that is: it attracts and retains water. That quality makes it ideal for adsorbing CO2 out of the air. Even better is the fact that the salt releases it’s load of CO2 at relatively low temperatures.

Robert Rosa, business developer at Antecy, indicates that the main benefits of the solid, non-amine absorbent are lower costs and less degradation. Rosa: “Regeneration of the saturated potassium bicarbonate occurs at temperatures from eighty degrees Celsius. If a Direct Air Capture installation is built near the industry, it can use residual heat for the regeneration process. Or else solar heat would also be an option. Moreover, at that low temperature it is not necessary to actively cool, but the ambient temperature is sufficient. So you save energy on two sides.”

SoundEnergy – thermo-acoustic cooling

The thermo-acoustic heat pump was a great promise for years. Soundenergy is now launching a commercial product that uses the principle to convert residual heat into cooling. The potential in the industry is enormous and the first customers use all ready their residual heat to cool buildings.

CEO of Soundenergy Herbert Berkhout: “The crux of our thermoacoustic heat pump is that there are hardly any rotating parts in it. Simply put, you use a pressure vessel with Argon to which you add heat. Just as a balloon expands when it becomes warm, a pressure difference also occurs in the pressure vessel. The potential of the thermal energy has thus been converted into mechanical energy. Like with a speaker, that energy sets a sound wave in motion.

By constantly allowing the gas to cool through the environment and heating it with residual heat, you strengthen the pulse. We use two cylinders that continue to reinforce each other, creating a feedback loop. Then we use two other cylinders in the Teac-25 that use the acoustic energy to produce cold. In this way the system offers a cooling capacity of 25 kilowatts while only residual heat enters.

Gelion – Reinventing Zinc Bromide Batteries

Gelion has transformed the Zinc Bromide redox flow-battery technology into a more conventional stationary architecture. Instead of a pumped battery system with tanks and moving parts, the chemistry can be a self-contained block, like a Lead acid or Alkaline cell. This results in a consumer-friendly package that is much more economical, scalable and maintenance friendly, whilst retaining all the benefits of the Zinc Bromide technology.

Key to the technology is its ability to fully discharge to 0V: great for deep discharge cycling and energy shifting applications. This attribute greatly improves electrical safety as transport, installation and maintenance can all be performed at no electrical potential. Additionally, this enables the battery to chemically “reset” during a full discharge, resulting in remote maintenance, abuse tolerance and expected long life-time in demanding applications. Gelion’s first product iteration is aimed at the stationary energy storage market, ideally used to store large amounts of surplus renewable energy to firm supply by discharging when required. By varying the battery design, Gelion can alter the Zinc Bromide characteristics for higher power and greater capacitance to service other markets.

Other benefits of Gelion’s Zinc Bromide technology include: high fire safety; abundance of large reserves of active materials; and, ease of recyclability. Fire safety is due to the presence of Bromine, which is commonly used in fire retardant materials. When used in a battery, the cells become virtually fire-proof. Abundance of the active materials, Zinc and Bromine is critical: Zinc is one of the most abundant metals on earth and large amounts of Bromine are contained with brine deposits, such as the Dead Sea. The main materials used in Gelion’s Endure battery are: salts, plastics and carbons. Once discharged, these are all inert, non-toxic and safe, enabling cells to be disassembled via a conventional grinding process and the materials reclaimed as battery feedstock or recycled. Overall, Gelion expects that it’s batteries will be one the safest and easiest to recover at end of life.

De thermo-akoestische warmtepomp was jarenlang een grote belofte. Inmiddels brengt SoundEnergy een commercieel product op de markt dat het principe gebruikt om restwarmte in te zetten voor koeling. De potentie in de industrie is enorm en de eerste klanten gebruiken al hun restwarmte om gebouwen te koelen.

Het patent van de thermo-akoestische warmtepomp werd rond de eeuwwisseling al ingediend door innovator Kees de Blok. Daarna werkte De Blok samen met ECN jarenlang aan verbetering van het ontwerp. Inmiddels is het briljante idee omgezet in een product dat van het schap te bestellen is.

Speaker

CEO van Soundenergy Herbert Berkhout: ‘De crux bij onze THEAC-25 thermoakoestische warmtepomp is dat er nauwelijks draaiende delen inzitten. Eenvoudig gezegd gebruik je een drukvat met Argon waar je warmte aan toevoegt. Net als een ballon uitzet als hij warm wordt, ontstaat ook in het drukvat een drukverschil. Daarmee is de potentie van de thermische energie omgezet in mechanische energie. Die energie zet net als bij een speaker een geluidsgolf in beweging.

Door het gas steeds te laten afkoelen door de omgeving en weer te verwarmen met restwarmte, versterk je de puls. We gebruiken twee cilinders die elkaar blijven versterken, waardoor een feedbackloop ontstaat. Vervolgens gebruiken we in de THEAC-25 twee andere cilinders die de akoestische energie gebruiken om koude te produceren. Op deze manier biedt het systeem een  koelvermogen van 25 kilowatt terwijl er alleen restwarmte ingaat. Natuurlijk zijn er nog wel wat pompjes en elektrische apparatuur nodig om het proces op gang te houden. Maar de energieconsumptie daarvan valt in het niet bij de winst die je haalt uit restwarmte.’

Koeling

Toepassingen ziet Berkhout genoeg voor de THEAC-25. ‘We kijken waar restwarmte is en behoefte aan koeling. Het meest ideaal is restwarmte van rond de 180 graden Celsius omdat dat het gewenste temperatuurverschil (ΔT) geeft met een buitentemperatuur van rond de 25 graden Celsius. Overigens werkt de warmtepomp ook bij kleinere temperatuurverschillen, maar doorgaans neemt de efficiency toe naarmate de ΔT toeneemt. Het systeem is ook erg vergevingsgezind bij temperatuurfluctuaties en werkt eigenlijk altijd. Voor wie dat wil, zouden we de restwarmte ook een temperatuurlift kunnen geven. We merken echter dat de behoefte aan koeling binnen en buiten de industrie vele malen hoger is. Koelen is doorgaans ook veel duurder dan verwarmen.’

Inmiddels installeerden Berkhout en Blok de eerste democontainer bij een stroboiler die biomassa verwerkt. En in Polen gebruikt de THEAC-25 de warmte van een zogenaanmde Diesel Genset voor de koeling van vlees. ‘Berkhout: De THEAC-25 gebruikt de driehonderd graden restwarmte die overblijft van de biomassa in de stroboiler. Nu kan het agrarische bedrijf zijn gebouwen in de winter duurzaam verwarmen met zijn eigen afval. Terwijl het diezelfde warmte gebruikt in de zomer om te koelen.’

Het bedrijf moet daar overigens wel enige ruimte voor reserveren. De THEAC-25 heeft een diameter van vier meter in een cirkel en de eerste demo staat dan ook in een twintig voets zeecontainer.

Meer toepassingen

Er zijn echter legio andere toepassingen te bedenken voor deze innovatieve manier van koelen, denkt Berkhout. ‘De voedingsindustrie kent veel processen waar ze aan het begin warmte opwekken om die later in het proces weg te koelen. We hebben al businesscases klaarliggen voor bakkerijen. De warmte van de bakovens kan je later inzetten om het brood versneld te koelen. Normaal gesproken worden daarvoor chillers gebruikt of wordt het brood natuurlijk gekoeld. Het ene kost veel energie, de andere versie teveel tijd.

We zien ook mogelijkheden voor pyrolysefabrieken die plastic omzetten in brandstof en metaalgieterijen. Ook hier ontstaat een warmtestroom die kan worden ingezet om het eindproduct te koelen.’

Industrial Energy Enlightenmentz 2019

De THEAC-25 van SoundEnergy is een mooi voorbeeld van een kandidaat voor de Industrial Energy Enlightenmentz-verkiezing 2019. Tijdens de European Industry & Energy Summit 2019 betreden vier innovators het strijdtoneel. Wilt u ook meedingen naar de Industrial Enlightenmentz Award? Neem dan contact op.

De startup Encontech ontwierp een zeer efficiënte warmte gedreven pomp die al werkt op een warmtebron van zeventig graden Celsius. Hoewel de isobare expansiemotor al langer bestaat, modificeerden de oud Universiteit Twente-onderzoekers Glushenkov en Kronberg de bestaande ontwerpen. De wetenschappers verbeterden niet alleen de efficiency, maar losten ook problemen met afdichting en slijtage op. Encontech is een van de kandidaten voor de Industrial Energy Enlightenmentz-verkiezing  2019. 

Een isobaar proces is een toestandsverandering van een bepaalde hoeveelheid materie waarbij de druk niet verandert, maar een of meer andere grootheden wel. Een voorbeeld hiervan is lucht in een cilinder met een vrij beweegbare zuiger waar warmte aan wordt toegevoerd. Door de temperatuurstijging neemt het volume toe maar de druk niet. Twee voorbeelden van een isobare expansiemotor zijn de Worthington stoompomp en de Bush thermocompressor. Beide motoren stammen nog uit het stoomtijdperk, hebben een zeer eenvoudig en robuust ontwerp en worden nog steeds toegepast.

Isobare expansiemotor

Encontech keek met name naar het ontwerp van de Bush thermocompressor en bracht hier modificaties in aan. Ze gebruikten een algemeen bekend koudemiddel (R134a) en testten de motor met temperaturen tussen de vijftig en negentig graden Celsius die direct langs het warme deel van de motor werd geleid. Dat resulteerde in een zeer stabiele slag met een behoorlijke efficiency. Net als bij veel thermische toepassingen stijgt de efficiency met de temperatuur. Bij een temperatuur van tweehonderd tot zeshonderd graden Celsius zou zelfs een efficiency van twintig tot vijftig procent van de Carnot efficiency mogelijk zijn.

Ontzilten

Patrick Bliek van Encontech legt uit dat de IEE van de inzet van een organic rankine cycle (ORC) kan overnemen als de temperaturen te laag worden. ‘Het voordeel van een IEE is dat de druk constant blijft waardoor het bij het geringste temperatuurverschil al zijn werk kan doen. Dit biedt met name voordelen in opstellingen waar je de pomp direct kan gebruiken voor het verpompen van een medium. We testen de motor bijvoorbeeld nu in Qatar waar we zonnewarmte gebruiken om zeewater te ontzilten. De warmte drijft de pomp aan, die de druk opbouwt  die nodig is voor de omgekeerde osmose. De pomp heeft geen problemen met temperatuurvariaties en gaat in dat geval alleen iets langzamer werken.

Koeling

Maar ook voor de omzetting van warmte in koeling of elektriciteit zou de IEE kunnen worden ingezet. Denk bijvoorbeeld aan diepe aardwarmtebronnen. In de zomer is doorgaans nauwelijks behoefte aan de warmte. Waarom zou je deze dan niet omzetten in koeling of zelfs in stroom? We kunnen de motor ook inzetten bij een constante temperatuur. Dat biedt heel wat mogelijkheden voor het benutten van lage temperatuurbronnen. Maar ook voor het efficiënt omzetten van warmte in stroom of koude,  zelfs op vriestemperatuur.’

Partners

Nu het principe van de motor is bewezen, er is een werkende demonstrator op de UT-campus, zoekt Encontech naar – bij voorkeur Nederlandse – industriële partners die mee willen in de ontwikkeling van specifieke toepassingen. Het apparaat is schaalbaar van enkele kilowatts tot twee a drie megawatt per cilinder, die ook in serie geplaatst kunnen worden. Bliek: ‘Je kunt de expansiemotor inzetten als pomp, compressor of zelfs als aandrijving van schepen of locomotieven en dat in temperatuurranges van zeventig tot zeshonderd graden Celsius. Het lijkt me dat er genoeg toepassingen voor zijn te vinden. We kunnen dat echter niet alleen.’

Industrial Energy Enlightenmentz-verkiezing zoekt innovators

De isobare expansiemotor van Encontech staat op de longlist voor de Industrial Energy Enligthenmentz-verkiezing. Tijdens de Industry & Enery Summit 2019 op 10 en 11 december (Kromhouthal Amsterdam) strijden drie innovators voor de titel Industrial Energy Enlightenment 2019. Lees hier meer over de innovatiewedstrijd en schrijf je voor 1 november in.

The international conference Industry & Energy continues as a summit. The competition of the Industrial Energy Enlightenmentz is still an important part of the program. Are you an innovative startup, energy researcher or inventor with an (almost) ready to market invention that will shake up the industrial and energy world? Please contact us and join the Industrial Energy Enlightenmentz competition.

December 10th and 11th Dutch, Belgian and German industry leaders and energy experts meet in Amsterdam to accelerate the transition to carbon emission free production. This energy transition depends heavily on breakthrough innovations in industrial heat. But also in production, storage and distribution of electrical energy. We are searching for innovations that help industrial energy consumers like the (petro)chemical, steel & metal and food & beverage industry to change into a clean and futureproof business.

Battolyser

Power-to-x-technology, carbon capture and usage, but also new concepts for industrial power management can change the carbon footprint of the industry in the Netherlands, Flanders and North Rhine-Westphalia. Winner of the Industrial Energy Enlightenmentz 2018 Battolyser is a perfect example of a technology that both solves the challenges of the short-term storage of electrical energy and the need for hydrogen in the long term. Fokko Mulder (Battolyser) convinced the jury that his improved Tesla battery could bring wind power closer to the industrial needs.

Now it is your turn. Send us an email with a short description of your invention. We are looking for inventions that just need a little push, we are aiming for technology readiness level 4 to 9. If in doubt, please do not hesitate to send the mail anyway.

Send us information

We expect our contestants to send as much information as possible. The jury will then select the top three candidates. These three finalists get the opportunity to pitch for an audience of industrial leaders during the conference. On top of that we will make a short film of your invention to support your pitch and to raise votes on social media.

 

During the Industry & Energy Congress 2018 Battolyser was declared the winner of the Industrial Energy Enlightenmentz 2018. According to the jury the combination of an efficient battery and an electrolyser that can produce hydrogen and oxygen brings together te best of both worlds. The potential impact of the Battolyser on the sustainable energy system makes it a true Industrial Energy Enlightenment.

The integration of Edison’s nickel-iron battery with robust alkaline electrolyser technology yields an efficient battery and -when fully charged- an electrolyser that can produce hydrogen and oxygen. The hydrogen can be used as chemical feedstock or be stored as fuel for seasonal storage, while the battery provides electricity storage for minutes, up to day and night. Overall energy efficiencies reach 80 to 90 percent. This development from the research group of prof. Fokko Mulder at TU Delft is now taken forward in the start-up Battolyser BV founded by TU Delft, Proton Ventures and Mulder. A first up-scaled battolyser pilot plant is currently being realised next to Nuon’s Magnum powerplant in Eemshaven.

Battolyser competed against Metalot and Qpinch. Innovation platform Metalot has already prepared plans to convert the Uniper coal-fired power station into an iron powder plant. The Belgian startup Qpinch has studied the processes of energy conversion of human cells and mimics them to upgrade industrial residual heat of around 75 degrees Celsius to 230 degrees Celsius.

With the Industrial Energy Enlightenmentz election we want to inspire the industry and energy companies in applying promising innovations. And we want to give a boost to innovations and processes. A professional jury has divided the points for 60 percent, in addition, visitors to Industry&Energy were also allowed to vote (counts for 20 percent) and people could vote via the internet (also counted for 20 percent).