Windmolens voor de productie van drinkwater met RVS warmtewisselaar
Jelle Vaartjes
“We zijn bezig een product te ontwikkelen dat een brede toepassing kent”, zegt Van der Vliet. “Het betreft het principe van een direct door de wind aangedreven warmtepomp (koelcompressor). Als eerste ontwikkeling zal dat een windmolen zijn die drinkwater uit lucht haalt. Deze willen we volgend jaar op de markt brengen.” “Onze ‘roots’ liggen in de windenergie. We werken nauw samen met windmolenproducenten en hebben ruime ervaring in toepassing van windenergietechnieken. Het idee van de combinatie warmtepomp en windenergie is reeds enige jaren oud. Maar het huidige ‘klimaat’ is rijp voor deze toepassing. We kunnen met deze techniek water produceren zonder hierbij het milieu te belasten. In eerste instantie gaan we water produceren, maar er zijn nog vele andere toepassingen denkbaar.” De plannen zijn al in een vergevorderd stadium. “We hebben sinds oktober een prototype draaien, op het Wetsalt-terrein te Harlingen”, zegt Van der Vliet. “Eerder heeft het prototype al enkele weken op de testbank gestaan. Daarmee hebben we aangetoond dat het principe werkt.” Doel van de opstelling op het Wetsalt-terrein is om de afstemming met de beschikbare windenergie te perfectioneren. “We zijn nu bezig met de ‘basic engineering’ van een ‘full scale’ installatie.
Koelkast
Van der Vliet legt uit hoe de molen werkt. “Het principe is gelijk aan die van een koelkast. De warmtepomp is eigenlijk een ‘koel compressor’ die in een cyclus draait. De compressor brengt het gasvormige koelmiddel (R407c) op een hogere druk en temperatuur. Het koelmiddel stroomt door de condensor, waar de temperatuur wordt verlaagd en het koelmiddel overgaat van de gas- naar de vloeistoffase. Door middel van een ventiel treedt er expansie op, de temperatuur daalt scherp en het koelmiddel wil weer overgaan in gasfase. Dit is een specifieke eigenschap van het koelmiddel. Deze overgang vindt plaats in de verdamper. Hiertoe onttrekt het koelmiddel warmte aan de omgeving (warmtewisselaar). Met behulp van een ventilator voeren we warme en vochtige lucht door de verdamper. De buitenlucht koelt af, kan het vocht niet vasthouden en laat het op de warmtewisselaar condenseren.” Dit alles heeft te maken met een natuurkundig verschijnsel en het Mollier-diagram: warme lucht kan veel vocht vasthouden, koude lucht kan weinig vocht vasthouden. “En daar maken wij gebruik van en dan krijg je dat er langs de verdamper water naar beneden loopt.”
Nog eenvoudiger gezegd: het principe is vergelijkbaar met wat optreedt bij een koud glaasje wijn of bier in de zomer, aan de buitenzijde van het glas koelt de lucht iets af en waterdamp condenseert op het glas als water. “Dat is wat we doen, niet meer en niet minder”.
Roestvast staal
Onderdeel van de molen is dus een warmtewisselaar, die gemaakt is van roestvast staal. Van der Vliet legt uit waarom daarvoor is gekozen. “Het water dat we produceren moet aan alle hygiënische eisen voldoen, uiteindelijk produceren we drinkwater. Dat houdt in dat het speciale warmtewisselaars zijn en roestvast staal is daar het meest geschikte materiaal voor.” Het gekozen materiaal is RVS 316.” Deze keuze is mede gemaakt op basis van standaardisatie. Dutch Rainmaker is echter nog in onderhandeling met een bedrijf in het oosten van het land. “Het betreft een warmtewisselaar zonder naden, zodat bacteriegroei zich niet kan ontwikkelen en schoonmaken eenvoudig te realiseren is.” De leverancier heeft overigens een goede reputatie in de zuiveltechnologie. Verder is mogelijk niet alleen de warmtewisselaar van roestvast staal. “De molen heeft een centrale stalen steunmast. De benodigde luchtstroom wordt om de mast heen geleid en hiervoor zijn bekledingsplaten nodig. Gezien de toepassingsgebieden aan de kust, is roestvast staal een waarschijnlijke keus voor de bekleding van de mast.”
Water
Tot besluit geeft Van der Vliet antwoord op de vraag hoeveel water kan worden geproduceerd. “De windmolen die we nu aan het ontwikkelen zijn, dat is de AW75, gaat ongeveer 7500 liter per dag produceren. Dit is gebaseerd op gemiddelde omstandigheden, een luchtvochtigheid boven de 45% en een gematigd windregime.” In de praktijk komt dit neer dat een dorp met 1500 inwoners voorzien kan worden van drinkwater. Het potentiële afzetgebied is groot. “Ons afzetgebied zijn de landen rond de Middellandse Zee, Oost- en West-Afrika (rond de grote meren, bijvoorbeeld Lake Victoria), het Midden-Oosten, Australië, India, Pakistan en Midden Amerika. “Eigenlijk een hele grote strook rond de evenaar en binnen 200 kilometer van groot water.” Daarmee is de Dutch Rainmaker overigens niet geschikt om bijvoorbeeld in de Sahara toe te passen. Daar is de lucht te droog. In de toekomst wil het bedrijf een grotere (1 MW) molen ook inzetten op plekken waar nu met ontzilting installaties gewerkt wordt. De AW75 is te kleinschalig hiervoor. De problemen met de huidige ontzilting installaties zijn dermate groot dat over niet al te lange tijd ook deze markt om een milieuvriendelijkere oplossing zal vragen.
© Fotomateriaal: Hans van Dijk