Risø DTU vil høste ny energi ud af spildvarme

Et nyt forskningsprojekt skal gøre op med det enorme energispild, der sker overalt i samfundet i form af varmetab.

Alene spildvarmen fra vores biler udgør cirka 70 procent af den energi, der er i brændstoffet, og tilsvarende spild findes i en række industrielle processer. Elværkerne bruger i dag spildvarme til produktion af fjernvarme, men i mange andre processer ryger spildvarmen ud til fuglene.

Derfor har Det Strategiske Forskningsråd givet 18 millioner kroner til forskningsprojektet OTE-POWER (Oxide Thermoelectrics for Effective Power generation).

Projektet går ud på at udvikle et termoelektrisk oxid-modul, som skal integreres i et system, der udnytter seebeck-effekten med en hidtil uset effektivitet og ved høj temperatur.

Seebeck-effekten, der først blev beskrevet af Thomas Johann Seebeck og H. C. Ørsted, går ud på, at der findes stoffer, som genererer en elektrisk strøm, når de udsættes for en temperaturforskel.

»Vi regner med at nå op på en effektivitet mellem 8-12 procent, omtrent samme niveau som solceller,« siger programleder Nini Pryds, Risø DTU's afdeling for brændselsceller og faststofkemi, som er koordinator på projektet.

Det skal ske ved at konstruere avancerede, termoelektriske oxid-elementer, som tåler temperaturer mellem 600-1.000 grader celsius. For effektiviteten afhænger af den temperaturforskel, der er mellem termoelementets to sider. Så der må gerne blive rigtig koldt på elementets kolde side.

Vil bruge materialer fra brændselsceller

»Den slags temperaturer kan findes i flere industrielle processer. Vi har allerede udviklet nogle holdbare oxid-materialer, der kan bruges, og som vi kender fra vores udvikling af brændselsceller. De skal videreudvikles, for eksempel med nanostrukturer, og der er en række udfordringer, der skal løses. For eksempel består et termoelektrisk modul af to oxid-halvledere, koblet sammen til et elektrisk kredsløb ved hjælp af et ledermateriale,« siger Nini Pryds.

»Udfordringen er at reducere kontaktmodstanden mellem oxiderne og ledermaterialet, så modulet tåler temperatursving. I andre sammenhænge har man brugt sølvpasta for at formindske denne modstand, men det vil smelte ved disse temperaturer,« siger han.

En anden udfordring ved udviklingen af materialerne er, at de skal have størst mulig elektrisk ledningsevne samtidig med, at varmeledningsevnen skal være lav. Og de egenskaber er ikke nemme at kombinere.

»Varmeledningsevnen skal være lav, fordi der skal dannes en jævn, men høj temperaturgradient fra den varme til den kolde side,« siger han.

For eksempel et jævnt fald fra 1.000 grader på den ene side til 600 grader på den anden side.

Når forskerne har et robust termoelement klar, skal firmaet Alpcon opbygge det system, som gør termoelementerne til et praktisk produkt, for eksempel power-converter og indkapsling af flere moduler.

Deltagerne i projektet er Risø DTU, Aarhus Universitet, Aalborg Universitet samt firmaerne Dantherm Air Handling, FLSmidt, Alpcon, Rais og HWAM. Desuden deltager forskere fra Caltech og fra Japan Kyushu University.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Kan ikke forestille mig der er mange steder man regner 1000C for spildvarme. 1000C er højkvalitets varme med stor exergi neveau, både højtemperatur sterling motorer og damp burde kunne bruges ved de temperaturer -mig bekendt er der endnu ikke nogen danske kraftværker der har damp på mere end 600C Kan den laves lille og billig kan det da tænkes at blive aktuelt i bilers udstødning.. -der vil den dog ikke få 1000C at arbejde med -vel nærmere 4-500*C

  • 0
  • 0

Er det igen kræfter der er spildte, som så mange andre gode og bæredygtige projekter remmer dette vel også hovet i mod statens afgiftsmur der igen vil fohindre at gode, og CO2 frie varmegenvindings projekter bliver efektueret. men man kan da håbe at den store verden omkring os vil tage imod disse udfordringer der kan være med til at give os en bedre verden der ikke udleder unødig CO2.

  • 0
  • 0

Ja, med den nugældende formulering af energiafgiftslovene skal der betales overskudsvarmeafgift (læg mærke til, at der ikke står spildvarme), idet varmen udnyttes via "særlige installationer", nemlig et termoelektrisk oxid-modul. Den afgiftsmæssige pris er helt præcist 43,1 kr/GJ udnyttet varme, hvis procesenergien er lavet på virksomhedens eget kraftvarmeanlæg, og ellers 53,9 kr/GJ udnyttet varme.

Hvis varmen udnyttet til andre procesformer (her tænkes der på proces i afgiftslovgivningens forstand), skal overskudsvarmen ikke afgiftsbelægget endnu engang.

Så blev den ged vist barberet!

  • 0
  • 0

Det fremgår, at det er Det Strategiske Forskningsråd, som har bevilget 18 millioner kroner til projektet; man må forvente, at rådet har prioriteret dette projekt i forhold til andre foreliggende projelktansøgninger og har vurderet at netop dette projekt har et specielt stort potentiale og derfor modtaget en bevilling på 18 millioner kroner.

Men er det så samtidig udtryk for, at projektforslagene indenfor energisektoren efterhånden er af en sådan karakter, at der ikke foreligger andre ansøgninger, der med hensyn til virkningsgrad, investeringskrav, potentiale, mv. er lige så fordelagtige som det projekt, hvortil bevillingen er givet?

Det er irrelevant at nævne bilerne. Her ledes halvdelen af spildvarmen bort som kølevand og udstødningsgassens nyttiggørelsen synes ikke sandsynliggjort, sådan som projektet er beskrevet.

Hvad er potentialet af udstødningsgasser ved høje temperaturer i Danmark? Er det på teglværker, cementfabrikker eller andre steder i industrien? Det må være grundlæggende at få belyst, når man bevilger et projekt i denne størrelsesorden.

Det kan kun i meget beskeden grad være på elværkerne, man finder den omtalte spildvarme. Her har man siden 1980 systematisk udnyttet en stadigt større del af spildvarmen, således at op til 60% af el-produktionen i Danmark sker med udnyttelse af spildvarmen. Potentialet må være nogenlunde dokumenteret, når DTU modtager et projekt af denne størrelsesorden?

Virkningsgraden på 8 - 12 % i det bevilgede projekt forekommer meget lav i forhold til en alternativ anvendelse af spildvarmen. Talskvinden fra DTU tilføjer oven i købet, at man forventer at kunne komme op på denne virkningsgrad.

I samme forbindelse peger man på, at det svarer til virkningsgraden for solceller. Her må man igen spørge DTU, hvad man bruger som reference, når man vil anprise sit nye projekt i forhold til offentligheden. Gennemsnittet for virkningsgraden for krystallinske solceller, som udgør 75% af et solcellemarked, der ligger tæt på 20.000 MW/Y, er på 15%. Kommercielt findes der solceller på 18 til 20% virkningsgrad, hvilket er meget langt fra det tal, som DTU anvender i anprisningen af sit projekt. Eller er referencen, når det gælder solceller, DTUs eget solcelleprojekt med organiske solceller. En sådan sammenligning er ikke redelig.

Med 1000 C spildvarme kan der produceres dampkraftvarme med en virkningsgrad for el og varme på ikke under 70%, så det er spild af en god spildvarmeressource med det nye projekt kun at udnytte en brøkdel af den potentielle energi. Er der planer i projektet om anvendelse af de ikke nyttiggjorte 88%?

Spildvarmen fra industrien ned til under 100 C kan naturligvis også anvendes til rene varmeformål og direkte spare fossile brændsler. Varmeforbruget i Danmark er på over 100 TWh/y og dermed tre gange større end el-forbruget. Tilmed er investeringerne i luft til varme konvertering lave og virkningsgraden høj.

I et indlæg peges på de energiafgiftsmæssige forhold. De bør imidlertid holdes uden for en vurdering af et forskningsprojekt som dette. Afgifter kan således ændres fra dag til dag. Et forskningsprojekt som dette til 18 millioner kroner bør have et videregående perspektiv.

Ingeniørens artikel forholder sig ikke (eventuelt kritisk) til disse ret grundlæggende forhold i nyhedsværdien i det beskrevne projekt. Som læser kan man have god gavn af sådanne vurderinger med pressen som en uvildig instans, der ikke bare viderebringer pressemeddelser fra de direkte involverede parter.

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