Duitse start-up over piepkleine warmtewisselaar als duurzaam alternatief voor batterij
Duitsland geldt bij energietransitie als lichtend voorbeeld. Energiepodium ging daarom op zoek naar Duitse start-ups die verder vormgeven aan de ‘Energiewende'. In dit artikel komt Heiko Rother van O-Flexx Technologies aan het woord. O-Flexx ontwikkelde piepkleine warmtewisselaars als duurzame vervangers voor batterijen.
Restwarmte lost voor twee derde ongebruikt op in de lucht. Maar die warmte kan met een warmtewisselaar ook worden omgezet in elektriciteit. O-Flexx ontwikkelde minuscuul kleine warmtewisselaars als duurzame vervangers voor conventionele batterijen. Het rendement van deze piepkleine ‘thermo-elektrische generatoren' (TEG's) is zo'n 10%, maar het bedrijf verwacht dit "binnen afzienbare tijd" verder op te schroeven.
Nanotechnologie
O-Flexx directeur Heiko Rother ziet veel toepassingsmogelijkheden voor de TEG-modules die zijn bedrijf met behulp van nanotechnologie produceert, "vooral nu de decentrale opwek van energie doorzet en ook het internet of things sterk in opkomst is". TEG-modules zijn onder meer bruikbaar in meetsystemen in de industrie, in gebouwautomatisering en als aanvullende energieleverancier in de auto. Rother: "Voor kabelloze sensoren zijn de TEG's duurzame vervangers van batterijen. Ze besparen grondstoffen en voorkomen batterij-afval."
Rendement
Het rendement van de TEG's ligt nu in de buurt van de 10%, maar Rother geeft aan dat dit "binnen afzienbare tijd" richting de 15% gaat. "Zelfs moderne zonnepanelen hebben geen betere efficiency. Bovendien ben je dan afhankelijk van het aantal zonne-uren, terwijl industriële restwarmte bijna altijd voorhanden is."
“"Teg's kunnen warmte die vrijkomt bij koeling van staal omzetten in stroom"”
Seebeck-effect
De ontwikkeling en serieproductie van TEG's in modules en systemen gebeurt in de fabriek van O-Flexx in Duisburg. De werking van de TEG's is gebaseerd op het thermo-elektrische Seebeck-effect. Dit naar het door ontdekker Thomas Seebeck vernoemde proces (1821) betreft de directe omzetting van een temperatuurverschil in een elektrische spanning op het grensvlak tussen twee metalen of halfgeleiders. Het wordt al langer toegepast als thermo-elektrische beveiliging en als energiebron voor verre ruimtemissies.
Power straps
De TEG's zijn voorzien van een extreem dunne thermo-elektrische laag, de zogenoemde O-Flexx Power Strap. Een TEG-module kan met het grijze gedeelte (zie foto) direct aan een warmtebron worden bevestigd. In de petrochemische industrie kan een module op een plek waar geen elektriciteit voorhanden is bijvoorbeeld aan een gasuitlaat worden bevestigd, als energiebron voor sensoren die de temperatuur of CO2-uitstoot meten. Het koellichaam (het zwarte deel op de foto) straalt de warmte af en is daardoor koeler. De halfgeleiders (power straps) in het blauwe gedeelte van de module zetten het warmteverschil tussen gasuitlaat en koellichaam om in stroom.
300 miljard
Een toepassing van de TEG's in de zware industrie die Rother noemt, betreft de omzetting in stroom van de warmte die vrijkomt bij de afkoeling van staal. En in warmte-krachtkoppeling systemen zorgen ze voor een hoger rendement. De investering in een TEG-systeem verdient zich volgens hem in enkele jaren terug, afhankelijk van de toepassing, het benuttingspercentage en de actuele stroomprijs. De O-Flexx directeur heeft hoge marktverwachtingen van de TEG's. Bij een gebruik van 5% van de beschikbare industriële restwarmte voor thermo elektrische toepassingen, schat hij die markt wereldwijd op maar liefst 300 miljard euro per jaar.