Het wordt steeds warmer op aarde en de behoefte aan koeling groeit. Maar de airconditioners die daarvoor kunnen zorgen, ­verbruiken veel energie. Hoe houden we het koel zonder de uitstoot van CO2 verder op te voeren? Door te gebruiken wat er al is: warmte. 

De behoefte aan airconditioning begint langzaam een van de grootste milieuproblemen op aarde te worden. De verkoop van stroomvretende airconditioners groeit snel. Vooral in landen als India en China, waar de bevolking steeds meer geld te besteden heeft, stijgt de verkoop. Het Interna­tionaal Energieagentschap waarschuwt dat ­air­conditioners nu al 10 % van het mondiale ­energieverbruik voor hun rekening nemen, en 20 % van de jaarlijkse groei van dat verbruik. In 2030 zal de energie-inhoud van alle olie die Saoedi-Arabië exporteert, minder zijn dan de energie die het land in dat jaar zelf nodig heeft voor airconditioning. 

Airco’s werken met een zogeheten compressiewarmtepomp. De elektriciteit hiervoor komt ­grotendeels uit fossiele bronnen (vooral kolen). De CO2-uitstoot die daardoor ontstaat, draagt bij aan de opwarming van de aarde en dat leidt vervolgens tot een nog grotere behoefte aan koeling. En dan is er nog een ander milieuprobleem dat airconditioners teweegbrengen: ze werken bijna allemaal met fluorkoolwaterstoffen. Als deze HFK’s vrijkomen – wat niet mag, maar toch vaak gebeurt – vormen die sterke broeikasgassen. Daarom ziet het ernaar uit dat HFK’s de komende jaren stapsgewijs verboden worden.
 

Behoefte aan koeling 

Ook energiebedrijf Vattenfall – tot voor kort bekend als Nuon – zat met een warmtedilemma. Het bedrijf beheert warmtenetten, die woningen verwarmen met restwarmte van bedrijven. Maar in de zomer hebben bewoners juist behoefte aan koeling. Het energiebedrijf klopte daarom aan bij ir. Henk de Beijer, oprichter en directeur van bureau De Beijer RTB in Duiven en gespecialiseerd in duurzame verwarming en koeling. Had De Beijer wellicht een goede oplossing? Dat had hij zeker: de SolabCool, een koelapparaat dat warmte van 70 °C of wat minder gebruikt om water koud te maken. Het koude water circuleert door de radiatoren in een huis. Met SolabCool wordt de verwarming dus een koeler in de zomer.

Koelen met warmte klinkt tegenstrijdig, maar uiteindelijk is warmte óók een energiebron, net als de elektriciteit waarop koelsystemen nu nog draaien. SolabCool koelt met behulp van een silicagel, die waterdamp opneemt en weer loslaat. Dat proces noemen we vastestof­-adsorptiekoeling. Het apparaat zet ongeveer 65 % van de warmte-energie om in koude en levert zo genoeg energie voor het koelen van een flinke woning. Het apparaat  levert 5 kW aan koude en gebruikt zelf alleen wat elektriciteit (25 W) voor hulpprocessen. SolabCool past bij de kijk die De Beijer op de energiet­ransitie heeft: om met oplossingen te komen, moet je praktisch denken en slim aansluiten op bestaande infrastructuur, zoals leidingen en radiatoren.

Wie warmte over heeft, beschikt tegelijk over een overvloedige energiebron voor sorptiekoeling

Camping

Het principe van adsorptiekoeling is al oud, maar het werkt in de ­gangbare vorm met een vloeistof in plaats van een vaste stof. De vastestof-variant is nog relatief jong en ontwikkelt zich snel nu de interesse voor lagetemperatuur-warmtenetten in veel landen groeit. ‘Silica is voor de relatief lage brontemperatuur van 70 °C geschikter dan een vloeistof’, verklaart De Beijer. Toch is serieproductie van SolabCool, mede door een strategieverandering bij Vattenfall, nog niet op gang gekomen. ‘We zoeken een launching customer’, zegt De Beijer. Mogelijk wordt dat het Spaanse energiebedrijf Gaz Naturel. Zij hebben De Beijer echter wel gevraagd het koelvermogen te ver­hogen naar 7 kW, zodat het beter aansluit op de warmte in hun ­zuidelijke klimaat.

Wie warmte over heeft, beschikt tegelijk over een overvloedige energiebron voor sorptiekoeling. Sorptiekoelers gebruiken weinig elektriciteit en er zitten geen fluorkoolwaterstoffen (HFK’s)  in. Met de vloeistofvariant hebben veel mensen zonder het te weten trouwens al kennisgemaakt. Die wordt onder andere gebruikt in koelkastjes voor op de camping, die op een gasvlam kunnen werken. In sommige auto’s draait de airco op zo’n koelvloeistof. De laatste jaren is bovendien vloeistof-absorptiekoeling van grote gebouwen aan een opmars begonnen. Vooral in de zonnige staten in de Verenigde Staten is er veel aandacht voor sorptiekoeling. Zo heeft de Desert Mountain High School in Scottsdale (Arizona) de daken van het uitgestrekte schoolcomplex vol gelegd met zonnecollectoren voor de airconditioning.


Andersom aangesloten

Het voorbeeld van de Desert Mountain High School toont meteen aan dat niet alleen een stadsnet, maar ook de zon als warmtebron voor SolabCool geschikt is. Een speciale zonnecollector op het dak van een huis vormt de warmtebron. Normaal gesproken bestaat zo’n collector uit een of meer panelen waarin circulerend water door de zon wordt verhit. Maar De Beijer heeft een eigen variant: de SunRidge, een brede, doorzichtige pijp die over de nok van het dak wordt gelegd. ‘Hij werkt efficiënter, ligt nooit in de schaduw en laat de rest van het dak vrij voor elektrische zonnepanelen.’ Een derde geschikte warmtebron is de restwarmte van lage temperatuur (70–90 °C) die veel fabrieken overhouden. Zo gebruikte de Duivense afvalenergiecentrale van AVR in een demonstratieproject drie SolabCool-apparaten om met restwarmte van de afvalverbranding het eigen kantoor te koelen. 

Technisch gesproken is zowel een sorptiekoeler als een compressiekoeler een warmtepomp. Beide installaties halen warmte uit een vloeistof of gas met lage temperatuur en pompen die naar een vloeistof of gas met een hogere temperatuur. Zo leveren ze aan de ene aansluiting koude en aan de andere aansluiting warmte, waarbij de warmte op de omgeving wordt geloosd. Een beetje verwarrend is het wel: de bekende warmtepomp die de cv-ketel moet vervangen, levert juist warmte aan de woning (en loost zijn koude buiten). Maar dat apparaat werkt óók volgens het compressieprincipe van een airco, het is alleen ‘andersom’ aangesloten. Dat betekent dat de meeste type warmtepompen in de zomer kunnen koelen door de aansluitingen om te draaien. Warmte wordt in dat geval buiten geloosd en koude geleverd aan de woning.


Meer lezen over koelen met warmte?

Het volledige verhaal over koelmethoden vind je in het decembernummer van De Ingenieur. Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.


Openingsfoto Depositphotos.com