De laatste tijd is er meer aandacht voor zn. Solar Cooling en Solar Airconditioning. Dit is het koelen (tot zelfs vriezen) met behulp van zonnewarmte. Dit klinkt paradoxaal omdat de meeste mensen warmte niet zien als makkelijk te gebruiken energie bron ander dan warmte an sich, er zijn echter al meer dan een eeuw technieken om warmte en vooral temperatuurverschillen te benutten.
De Energie in Warmte
Wie iets nuttigs wil doen met warmte behalve verwarmen moet warmte omzetten in een andere vorm van energie. Daarvoor moet de warmte willen stromen, dwz er moet een warmte potentiaal zijn. Deste groter het potentiaal deste meer energie er kan worden omgezet, het maxium is de zogenaamde canot limiet.
In het plaatje hierboven kun je zien dat er voor elk temperatuursverschil een maximum benutbare energie is, een percentage dat stijgt met de grote van het verschil. Als mensen het over de efficientie van een stoomturbine hebben spreken ze vaak over de prestatie ten opzichte van de limiet, niet de absolute prestatie. Dus een turbine is 60% efficient betekent dat er 60% van de theoretisch haalbaar benutbare maximum (bv. 50%) van de energie wordt omgezet. De uitdaging is om de maximum haalbare benutting bij het beschikbare temperatuurs verschil te bereiken.
Het Stoom Tijdperk
Ideeen en toepassingen van warmte zijn vaak vrij oud omdat er een lange tijd geweest is waarin mensen wel kolen hadden, maar geen stoom machines, en toen ze die wel hadden snapten ze deze nog niet zoals we dat nu doen. Er was geen concept energie of thermodynamica. Toch reden er in de negentiende eeuw stoomtreinen rond met airconditioners. Hoe werkten die dan?
Stean Ejector or Stean Jet Cooling
Een van de koeltechnieken op basis van stoom is het zogenaamde steam jet systeem, hierboven ziet u een schema met de belangrijkste elementen. Het hart van het systeem wordt gevormd door de ejector, dit is waar stoom onder druk en met hoge snelheid via een spuitstuk ontsnapt. Daarbij creert het een relatief vacuum in de ruimte met bv. water onder het spruitstuk (de leiding vanaf de evaporator), net als dat bij een airbrush gebeurt. In een relatief vacuum kan water makkelijker verdampen omdat de lucht waarin verdampt wordt dunner is. Bij verdamping ontstnappen water moleculen aan de aantrekkingskracht van de omringende moleculen. De snelste (en dus warmste) watermoleculen zullen het eerst aan de vloeistof ontstnappen en daardoor wordt warmte onttrokken. Hieronder een stukje waarin het gebruik in stoomtreinen eind 19e eeuw wordt beschreven. Voor een recente uitleg meer hier.
Maar tegenwoordig zijn de steam jet cooling systemen nog steeds te krijgen, vooral voor het gebruiken van industriele restwarmte. Ze zijn zeer eenvoudig en vergen weinig onderhoud. Met moderne regelsystemen is het een stuk eenvoudiger om ze te laten draaien dan het was in het stoomtrein tijdprek. Een zonnewarmte aangedreven steam jet chiller is in Duitsland gebouwd, maar is gegeven het gemak waarmee zonnestoom gegenereerd kan worden niet zo heel moeilijk, de installatie in de afbeelding hieronder gebruikt een mengsel van water en ammoniak om het kookpunt te verlagen. De parabolische trog spiegels hebben geen moeite om de temperatuur tot 200 graden op te voeren, zodat (ivm de carnot limiet) meer energie kan worden benut.
Wanneer een grotere installatie te bouwen is dan is het helemaal geen probleem om koel systemen te laten werken, hieronder een fresnel systeem in Doha van duitse makelei, dat niet met steam jet cooling werkt maar met zn. absorption cooling. Meer hierover hier.
