Ny opfindelse udnytter spildvarme effektivt
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny opfindelse udnytter spildvarme effektivt

Den amerikanske ingeniør og atomforsker Lonnie Johnson har udviklet en effektiv metode til at indvinde varmeenergi, og han har demonstreret en fungerende prototype, som i teorien bør kunne nå op på 60 procents effektivitet.

Indvindingen foregår i et termoelektrisk apparat med et lukket kredsløb af brint, som afgiver en elektrisk strøm, når det varmes op i den ene ende.

Opfindelsen kan få kolossal betydning, hvis det lykkes at skabe et kommercielt produkt ud af den, for der spildes enorme energimængder på globalt plan i form af for eksempel motorvarme, bremsevarme eller kølevand i kraftværker.

Minder om en brændselscelle

Hver gang energi omsættes fra én form til en anden, for eksempel fra kemisk energi til bevægelsesenergi eller fra elektrisk energi til radiobølger, forsvinder en stor del til omgivelserne som varmestråling eller en let opvarmning af luften. Ifølge Discovery News spildes i USA ligeså meget varme som hele Japans samlede energiforbrug.

I teorien kan spildvarme udnyttes og genbruges, men i praksis har det vist sig at være svært. Stirling-motorer og Peltier-elementer fungerer, men har lav effektivitet, som regel under 10 procent. Så det meste af spildvarmen ville stadig gå til gråspurvene, selv hvis disse teknologier var rentable.

Lonnie Johnsons nye apparat, JTEC (Johnson Thermoelectric Energy Conversion system), går en anden vej. Der er elementer i det, som minder om en brændselscelle.

En væsentlig komponent er en membran, som tillader enkeltprotoner at passere. På den ene side af membranen opbygges et tryk med luftarten brint, og populært sagt "høvles" elektronerne af, når brintkernerne (protonerne) presses gennem membranen. Elektronstrømmen kan så udnyttes som energikilde.

Hvor brændselscellen har ét sæt elektroder per membran, så har Johnson-apparatet to sæt. Brinten cirkulerer i et lukket kredsløb mellem de to sæt elektroder. Der forbruges altså ingen gas, da den recirkuleres. Den eneste tilførsel er varmeenergi.

Princippet er i øvrigt reversibelt ligesom Peltier-elementets. Hvis man omvendt sender strøm igennem i stedet for at producere strøm, kan man bruge apparatet som køleskab eller varmepumpe.

Grundlæggende ny måde at omdanne temperaturforskelle til elektricitet

Apparatet har fået positiv omtale af lederen af det amerikanske National Science Foundation i Arlington, Washington, Paul Werbos, som siger til Discovery News:

»Dette er en grundlæggende ny måde at omdanne temperaturforskelle til elektricitet.«

Han er dog opmærksom på, at teknologien skal videreudvikles, før den bliver rigtig god.

»De skal udvikle nye membraner og elektroder, og de skal vise, at de kan håndtere brint korrekt ved høj temperatur,« siger han.

Indtil videre er det lykkedes at få en model til at fungere ved 200 grader, men Johnsons forskerhold håber inden for de næste 18 måneder at komme op på 760 grader, hvor effektiviteten nærmer sig de 60 procent.

Johnssons firma, JEMS (Johnson Electro-Mechanical Systems), er et kuvøseselskab, hvis formål er at spire nye ideer og gøre dem til kommercielle produkter.

Johnson har selv arbejdet i en række kendte teknologifirmaer og institutioner i USA, herunder i rumfartsindustrien.

Han er mangemillionær, og formuen stammer fra opfindelsen af en legetøjs-landeplage Super Soaker, en overdimensioneret vandpistol, som omsatte for en milliard kroner, inden han videresolgte ide og produkt til legetøjsgiganten Hasbro International.

Dokumentation

Johnsons model (med bevægelig grafik)
Johnsons hjemmeside

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Motoren her virker ved at der sker en spændingsforskel, der komprimerer brinten (venstre siden af figuren). Den komprimerede brint bevæger sig mod højre, hvor den bliver opvarmet og skaber en spænding i højresiden. Herefter bliver brinten presset mod venstre igen, og mister så sit tryk, hvorefter det hele kan starte forfra.

Så, ja motoren vil være mere effektiv jo størrere temperaturforskel der er.

  • 0
  • 0

Nu er der vel nok nogle af os som ikke ligefrem ville kalde temperaturer paa 750 grader c for "spildvarme".

Men all right, hvis man kan konvertere 200 - 750 grader c til el med en effektivitet paa op til 60 % og endda uden brug af indretninger som roterende turbiner og generatorer, saa er det da et betydeligt fremskridt.

Men der hvor vi virkelig ville opnaa et kämpe fremskridt ville väre, hvis man kunne forbedre de bestaaende muligheder for at konvertere varme paa mindre end 150 grader c til el.

Der var en artikel i Ingeniören mandag den 28 jan om "Nanotraade af Silicium gör spildvarme til ström". Det ville väre interessant om det var muligt at fremskaffe flere konkrete oplysninger ogsaa om denne artikel.

Mvh Per Grunth

  • 0
  • 0

Interessant, at Carnots ligninger gælder. Denne "varmedynamo" benytter brændselscelle-principper (eller det vil sige, den benytter en protonledende membran, som kendt fra PEMFC-celler), men mens brændselsceller ikke udnytter varmeforskelle i reaktionen, gør denne opfindelse det. Måske man kunne benytte den integreret i en brændselscelle, hvis eneste teoretiske effektivitetsbegrænsning må ligge i varmetabet fra reaktionen?

Og til Per Grunth: Man kan vel ikke sammenligne temperaturer med spildvarme. Det kommer jo ret så meget an på varmemængden og benyttelsesområdet. I forbrændningsmotorer vil det være fordelagtigt at kunne konvertere varme på mindre end 150C, men taler vi en SOFC-brændselscelle er det straks mere interessant at kigge på +750C. Dette kommer klart an på anvendelsen.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten