Experimentele vaststelling van de verliezen in een Winnox cyclus

Aanleiding

Aanleiding voor dit project is de stand van zaken in de ontwikkeling van de Winnoxcyclus. Nadat het schema geconcipieerd was, is het globaal doorgerekend, uitgaande van wat mogelijk zou kunnen zijn.

Vervolgens zijn experimenteel de verwachtingen getoetst van alle onderdelen en processen. Dit houdt in dat alle elementen van de machine separaat zijn gebouwd en getest en de processen in de gewenste condities zijn bekeken.

Zo is bijvoorbeeld een studie van rotordynamica gemaakt, rotoren zijn geconstrueerd en gebouwd en de verschillende aspecten zoals bijvoorbeeld stabiliteit en beperking van de lagering zijn gemeten. Een ander voorbeeld is de combinatie van mogelijke productietechnieken en daarbij behorende methodes van warmteoverdracht.

De berekeningen zijn verfijnd met CFD-modellen en warmteoverdrachtsprogramma's. Tot slot is een werkend systeem gebouwd en getest waaruit het “proof of concept” verkregen is.

Doelstelling

Doel van het project is om de cyclus in een complete machine te testen voor zowel de linksom als rechtsom draaiende variant in het T-S diagram, dus zowel als motor als warmtepomp.

De metingen dienen uit te wijzen of de verliezen in het complete systeem overeenkomen met de verwachtingen. Met name geldt dit voor de stromingsverliezen; deze zijn in deelopstellingen wel gemeten en zowel analytisch als met computerberekeningen geschat, maar we willen hiervoor meer precieze uitkomsten hebben voordat een eventuele productie gestart kan worden.

Daarnaast dienen resultaten verkregen te worden met betrekking tot uitvoeringsmogelijkheden en daarmee samenhangende kostprijzen.

Korte omschrijving

De activiteiten zijn erop gericht een experimenteel onderbouwd inzicht te verkrijgen van de optredende verliezen in de complete machine, die al min of meer geoptimaliseerd is.

Daartoe worden in Eindhoven een motor en een warmtepomp van ca. 1 kW gebouwd en doorgemeten. In Cuijk worden deelexperimenten gedaan met varianten van het in eerste instantie gekozen ontwerp van een onderdeel en in Deventer worden de metingen gekoppeld aan Matlab-berekeningen, zodat inzicht verkregen wordt in de belangrijkste factoren die bijdragen aan de verliezen.

Resultaat

Het resultaat van het project zal zijn dat er een volledig inzicht is verkregen van de mogelijkheden en kostprijzen van motoren/generatoren en warmtepompen die werken op de Winnoxcyclus.

Op grond van de nu aanwezige kennis is de verwachting dat dit resultaat zal leiden tot voorbereidingen voor de marktintroductie van geluidsarme warmtepompen met een zodanige COP dat hybridisering overbodig wordt en bovendien korte termijn warmteopslag mogelijk is, waardoor elektriciteit op daluren gebruikt kan worden.

Voorts wordt verwacht dat kleine generatoren (orde 1 kWe) naar de markt kunnen waarmee lage temperatuur warmte uit opslag of hoge temperatuur warmte uit (al dan niet duurzame) brandstof omgezet kan worden naar elektriciteit, al dan niet voor warmtepompen.