Toverketel maakt ook stroom

Een superzuinige warmteketel voor aan de muur, die ook nog eens stroom maakt. Een Nederlands bedrijf probeert een ontwerp daarvoor te slijten aan Europese ketelfabrikanten....

EEN paar seconden nadat het vlammenspel in de nieuwe centrale verwarmingsketel is aangesprongen, begint de elektriciteitsmeter in de meterkast terug te draaien. Het ultieme bewijs dat de ketel niet alleen het huis van Gasunie-onderzoeker Hans Overdiep verwarmt, maar tegelijkertijd ook stroom maakt, zelfs meer dan nodig is. Een 'toverketel', zo betitelde minister Brinkhorst van Economische Zaken het apparaat deze week.

In de ketel, waarvan alleen nog prototypes zijn gebouwd, zit de technologie van de toekomst. Huizen kunnen er zo'n 30 procent zuiniger mee worden verwarmd dan met een toch al zuinige hoogrendementsketel. Het apparaat combineert warmte- en stroomproductie, het zogeheten warmtekrachtkoppeling-principe.

Deze energiezuinige techniek, waarbij wordt voorkomen dat onnodig warmte via het koelwater verdwijnt, wordt al enige tijd toegepast in grote elektriciteitscentrales. De technologie wordt nu voor kleine huiscentraletjes ontwikkeld. Bij het transport van elektriciteit over tientallen kilometers van een centrale naar de huizen gaat nogal wat elektriciteit verloren. Thuis stroom opwekken voorkomt transportverliezen, en maakt de aanleg overbodig van nog meer dure stroomkabels naar huizen die steeds meer elektriciteit gaan gebruiken.

De Stirling-motor is van de geschiktste technieken om te gebruiken in zo'n huiscentrale. Het principe ervan is al bijna tweehonderd jaar oud. Nu is de kennis beschikbaar om ze ook daadwerkelijk compact te bouwen.

Een Stirling-motor maakt gebruik van het gegeven dat gas - meestal wordt heliumgas gebruikt - bij verwarmen uitzet, en warmte afgeeft bij comprimeren. Door een handig gekozen constructie wordt het uitzetten van heliumgas gebruikt om een cilinder op en neer te bewegen. Met die beweging - vijftig maal per seconde, gelijk aan de frequentie van het elektriciteitsnet - wordt stroom gemaakt.

Inmiddels is er een aantal bedrijven dat een kleine Stirling-machine heeft gebouwd, althans prototypes die meestal erg log en duur zijn. Het Nieuw-Zeelandse bedrijf WhisperGen is op dit moment het verst, op de weg naar massafabricage. Het bedrijf sloot half augustus een contract van enige honderden miljoenen dollars af voor de levering van enkele tienduizenden machines aan het grote energiebedrijf E.ON. De overeenkomst wordt beschouwd als de langverwachte doorbraak van de Stirling-motor.

WhisperGen heeft in eerste instantie haar Stirling-motor ontwikkeld voor gebruik op plezierjachten, alleen voor stroomproductie en draaiend op propaangas. De afgelopen jaren is een aardgasversie ontwikkeld. Er zijn vele honderden Stirling-motoren gebouwd. Gasunie heeft de afgelopen jaren in het eigen laboratorium geerimenteerd met twee Nieuw-Zeelandse motoren.

Gasunie wil nog deze winter een honderdtal Stirling-motoren van WhisperGen in Nederlandse woningen neerzetten. De eerste daarvan is vorige week bij Gasunie-onderzoeker Hans Overdiep in gebruik genomen. Gasunie hoopt met die honderd, deels gefinancierd door energiebedrijven zoals Nuon en Essent, de markt rijp te maken voor de 'nog zuinigere ketel van de toekomst'. Die moet de opvolger worden van de hr-ketel waar Gasunie in de jaren tachtig ook het basale ontwerp voor heeft gemaakt. Dat concept is overgenomen door alle ketelbouwers.

Die honderd vormen een opstapje naar iets groters, zegt Overdiep. In 2006 wil hij in Nederland zo'n duizend huiscentraletjes met een Stirling-motor hebben getalleerd. Maar die moeten dan wel compacter en onderhoudsvrijer zijn dan het WhisperGen-concept. Ze moeten thuis aan de muur kunnen hangen, de plaats waar de meeste combiketels in Nederland worden getalleerd. 'Het streven is een ketel te bouwen die niet meer dan twee maal zo duur is als de huidige combiketel', zegt Overdiep.

Dit vereist een ander Stirling-ontwerp. Daar wordt onder meer door het Engelse bedrijfje Microgen, onderdeel van British Gas, aan gewerkt. Microgen heeft een draaiend prototype ontwikkeld, zegt Michiel Slotemaker. 'In 2005 en 2006 gaan we ons toestel op wat grotere schaal uittesten, een proef met enkele tientallen machines. In 2007 denken we te kunnen beginnen met de marktintroductie.'

Het Nederlandse bedrijf Enatec, een samenwerking tussen het onderzoekcentrum ECN in Petten, ketelfabrikant Atag en energiebedrijf Eneco, lijkt met een eigen ontwikkeling nog wat dichter bij de markt. Enatec maakt gebruik van een Stirling-motortje dat oorspronkelijk is ontworpen voor de Amerikaanse ruimtevaart. Daar omheen heeft het Nederlandse bedrijf een eigen warmteketel en geavanceerde regelelektronica gebouwd.

De afgelopen twee jaar is een tiental prototypemachines gebouwd. Zeven daarvan zijn met succes in woningen beproefd, onder meer bij enkele Atag-medewerkers, drie anderen zijn in het laboratorium aan de tand gevoeld. Het Nederlandse bedrijfje heeft de afgelopen zeven jaar naar schatting tien tot twintig miljoen euro in de ontwikkeling van haar Stirling-variant geesteerd.

Het gebruikte Stirling-motortje van Enatec is weliswaar oerdegelijk, maar bloedduur. Om te komen tot goedkope massafabricage is het ontwerp drastisch veranderd. 'Het aantal onderdelen is flink teruggebracht waardoor de machine veel goedkoper en geheel onderhoudsvrij is', zegt de technische man van Enatec, Ger Beckers. 'Bovendien zijn voor bepaalde onderdelen dure staalsoorten vervangen door goedkoper aluminium. Er ligt nu een motor ontwerp dat kan dienen voor massaproductie medio 2006 of 2007, twee jaar later overigens dan we zeven jaar geleden nog dachten. De technologie, inmiddels beschermd met patenten, is complex.'

Commercieel-directeur Leon Gielen van Enatec bevestigt dat op basis van dit ontwerp wordt onderhandeld met een buitenlandse machinefabriek over massaproductie. Daarbij wordt gedacht aan een uiteindelijke capaciteit van enige honderdduizenden per jaar. Niet iedere machinefabrikant kan Stirling-motortjes bouwen. Zo moet de onderhoudsvrije cilinder/zuiger-combinatie van het motortje met een maattolerantie van hooguit tien micrometer worden gemaakt.

Enatec heeft de afgelopen jaren gepraat met alle grote Europese ketelbouwers over samenwerking op basis van een licentie. Een aantal heeft grote interessse, zegt Gielen. Het Nederlandse Atag alleen is te klein voor de stap naar massaproductie op Europese schaal voor in eerste instantie de Nederlandse, Duitse en Engelse markt. Gielen wil geen namen noemen. 'Binnen enkele maanden krijgt u een persbericht.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden