OPLEIDING  
Install Magazine 1000 – oktober 2024

Onderzoek naar decentrale HVAC-systemen met elastocalorisch effect

European Innovation Council ondersteunt SMACool project

In het kader van de energietransitie wordt er volop onderzoek gedaan naar alternatieven voor de gangbare HVAC-systemen. Een mogelijke methode is om gebruik te maken van het elastocalorisch effect, waarbij materialen warmte opnemen of afgeven in functie van mechanische belasting. Een toestel op dit principe zou tot tien keer minder elektriciteit verbruiken dan een conventionele warmtepomp en heeft bovendien geen koudemiddel nodig. Het SMACool project heeft vier miljoen euro gekregen van de EIC Pathfinder Challenge om een werkend prototype van een elastocalorische warmtepomp te bouwen.

Elastocalorische materialen

Hart van het systeem is een elastocalorisch materiaal, in dit geval een superelastische legering van nikkel en titanium. Dit materiaal heeft een vormgeheugen. Dat wil zeggen dat het door mechanische belasting vervormd kan worden, maar eenmaal die belasting wegvalt, het zijn oorspronkelijke vorm weer aanneemt. Als dit materiaal in zijn superelastische vorm wordt uitgerekt, neemt het warmte op. Zodra de belasting verdwijnt en het materiaal weer in zijn oorspronkelijke vorm terugkeert, geeft het die warmte weer af. Op basis van die eigenschap kan men een warmtepompcyclus bouwen. In de huidige vorm kan het systeem al een temperatuursverschil van ongeveer 20°C bereiken.

De onderzoekers van het SMACool project willen een compacte unit bouwen die in het ventilatiesysteem van een gebouw geplaatst kan worden. Door middel van lamellen in elastocalorisch materiaal kan die unit dan de toevoerlucht opwarmen of afkoelen, naargelang de behoefte. Het idee is om dergelijke units decentraal in te zetten, zodat alleen die ruimtes op temperatuur gebracht worden, die effectief in gebruik zijn. Gecombineerd met het hoge rendement van het werkingsprincipe, levert dat een aanzienlijke winst in systeemefficiëntie op. Bovendien valt de hele discussie rond koudemiddelen weg. Omdat de unit in de bestaande ventilatiekanalen kan worden ingebouwd, zijn er weinig extra installatiewerken nodig.

SMACool

Het SMACool project wordt geleid door Professor Paul Motzki van de Universiteit Saarland en omvat naast deze universiteit ook de universiteiten van Ljubljana en Napels (Federico II), en de Ierse firma Energyn. Het doel is om in de komende drie jaar een werkend prototype van de decentrale unit te bouwen. Daarvoor kreeg het project de steun van de Pathfinder Challenge van de EIC (Europe Innovation Council). In een recent rapport van het Wereldeconomisch Forum (WEF) worden elastocalorische materialen als een van de tien meest toekomstgerichte technologieën van 2024 genoemd. Paul Motzki staat aan het hoofd van het onderzoeksteam naar Smart Materials, dat technologie op basis van materialen met vormgeheugen ontwikkelt voor de meest uiteenlopende toepassingen, van robotica tot ventielen.

https://smip.science/

Door Alex Baumans