Fremtidens drivstoff-nyheter-260

Dette er en fristende mulighet: I stedet for å installere solcellepaneler på taket, kan den tapte varmen fra ovnen gi strøm til hjemmet ditt.

Det er ennå ikke et produkt, men et økende antall forskere og renteknologiselskaper prøver å lokke ut brukbar energi fra skorsteiner og andre spillvarmekilder.

Et globalt press i retning av energieffektivitet får flere industribedrifter til å gjenbruke varme fra driften som ellers ville gått tapt til himmelen.

I mellomtiden blir stadig bedre termoelektrisk teknologi som omdanner varme til elektrisitet, montert på alt fra eksosrør i biler til røykkanaler i ovner.

Det er et tegn på at energieffektivitet, som ofte kommer i bakgrunnen for fornybar energi eller alternative drivstoff, får mer oppmerksomhet fra teknologiinnovatører.

Et av selskapene, GMZ Energy, som ble etablert tidligere i år av forskere fra Boston College og Massachusetts Institute of Technology, har valgt en høyteknologisk vei til gjenvinning av spillvarme.

De har utviklet en nanomaterialproduksjonsprosess som forbedrer effektiviteten til eksisterende termoelektriske moduler, som vanligvis er laget av vismut-tellurid og ser ut omtrent som en databrikke.

Termoelektriske enheter kan fungere i to retninger: Når en elektrisk strøm sendes gjennom en modul, skapes det varme på den ene siden og kjøling på den andre. I motsatt retning vil det å tilføre varme til en enhet skape elektrisitet.

I første omgang planlegger GMZ Energy å selge moduler til det eksisterende markedet for kjøling i små kjøleskap eller serverracks, sier administrerende direktør Mike Clary. Det største markedet - i størrelsesorden milliarder av dollar - er å konvertere spillvarme fra skorsteiner eller industrielt utstyr til elektrisitet, sier han.

"Etter hvert kommer vi til å se en enorm mengde bruksområder for gjenvinning av spillvarme, men det ligger fem til ti år frem i tid", sier Clary. "Vi må komme opp i en virkningsgrad på 10 prosent før det begynner å bli lønnsomt."

Clary sa at hvitevareprodusenten Bosch har vist interesse for å lage en varmeenhet med et tilbehør som produserer strøm fra eksosvarmen. Med en virkningsgrad på 10 prosent kan et hjem dekke strømbehovet sitt med varmen på.

GMZs prototypmoduler har nå en virkningsgrad på rundt 7 prosent, noe som er 30-40 prosent bedre for kjøling enn eksisterende enheter, sier Clary.

En termoelektrisk modul, som et selskap har tenkt å bruke til å utnytte spillvarme til å lage strøm.

Selskapet, som fikk sin såkornfinansiering fra venturekapitalfirmaet Kleiner Perkins Caufield & Byers, ønsker å hente inn en finansieringsrunde i september for å sette opp monteringsvirksomhet i Kina, sier Clary.

Selskapet er også i ferd med å utarbeide en teknisk artikkel for å vise at produksjonsprosessen, der materialet freses og deretter presses sammen til en ingot, fungerer med både vismutantimontellurid og silisiumgermanium for høytemperaturapplikasjoner.

Lag damp, lag juice
Også bilprodusentene undersøker varmegjenvinning ved hjelp av termoelektriske enheter.

BMW og General Motors gjenoppliver arbeidet på dette området og planlegger å teste påmonteringer på eksosrør neste år. Så langt tyder forskningen på at kjørelengden kan forbedres med rundt 5 prosent, eller 1 mil per gallon, på en Chevrolet Suburban.

GMZ Energys Clary mener at bilprodusentenes interesse for termoelektrikk er en av grunnene til at markedet sannsynligvis vil ta form. Han peker også på at mange forskere arbeider på området.

Men selv før det har skjedd noen gjennombrudd innen avanserte materialer, er det mange som anser gjenvinning av spillvarme som en lavthengende frukt når det gjelder energieffektivitet.

"Markedet består av mye bortkastet energi, og det er per definisjon et råstoff som ikke koster noe", sier Roger Ballentine, administrerende direktør i Green Strategies og investor i ren teknologi. "Det er et ganske attraktivt forslag."

Et tradisjonelt varmegjenvinningssystem. Klikk for å se større bilde.

(Kreditt:Recycled Energy Development)

Ballentine har vært konsulent for China Energy Recovery, et Shanghai-basert selskap som sier at det kan fange opp 90 prosent av energien som ellers ville gått tapt.

Effektivitet er generelt mindre sexy enn fornybar kraftproduksjon, et område som tiltrekker seg flere gründere og investorer. Men økonomien i effektivisering er vanligvis bedre, sier Ballentine, som forventer å se mer vekst innen varmegjenvinning.

"Hvis energiprisene fortsetter å stige, blir økonomien stadig bedre", sier han.

Kraftvarmeverk, der det produseres både varme og elektrisitet, har eksistert i mange år. Men selv om det er en renere form for kraftproduksjon enn forbrenning av fossilt brensel, har kraftvarmeverk ligget stabilt på 9 prosent av energiproduksjonen i flere år, ifølge World Alliance for Decentralized Energy.

Å sløse bort
Bestefaren i spillvarmegjenvinningsbransjen er Recycled Energy Development, hvis styreformann, Thomas Casten, har vært involvert i energigjenvinningsprosjekter i 30 år.

I prosjekter ved kraftverk eller fabrikker plasserer selskapet spoler rundt en skorstein eller annet utstyr for å varme opp vann. Det varme vannet pumpes deretter tilbake til anlegget for oppvarming eller industrielle prosesser. Eller så omdannes det varme vannet til damp under trykk for å lage strøm i en turbin.

Mengden varme i et typisk kraftverk som går opp i røyk, er et "problem og en skamplett", sa Dick Munson, senior vice president i Recycled Energy Development, som talte på Virtual Energy Forum i juni.

Et gjennomsnittlig kraftverk i USA bruker tre enheter brensel for å produsere én enhet strøm, noe som betyr at to tredjedeler av energiinnholdet slippes ut som avfall, sier han.

Effektiviteten til kraftverkene i USA har ikke blitt bedre på 50 år, mens industrien i Danmark har klart å øke effektiviteten med 60 prosent i løpet av de siste tre årene, sa han.

En kunde bruker bortkastet energi fra et stålsmelteverk til å produsere 220 megawatt strøm. Det er i størrelsesorden ett stort solkraftverk. Gjennom gjenvinning av spillvarme kan USA generere strøm tilsvarende 400 kullkraftverk, sier Munson.

Politikken må oppdateres for å bedre favorisere effektivitet, hevdet Munson. Et annet hinder for varmegjenvinningsprosjekter i industriell skala er de høye kapitalkostnadene, legger Ballentine til.

Men et av de største hindrene for varmegjenvinning er å endre tankesettet hos bygningsoperatører og produktdesignere.

Det gjelder i enda større grad termoelektrisk teknologi, som fortsatt må forbedres før flere ser seriøst på den, sier Clary fra GMZ Energy. En hybridbil eller dieselbil kan for eksempel forbedre effektiviteten, og det samme kan en solvarmegenerator.

"Slike nye måter å tenke på skjer ikke over natten i komplekse systemer med komplekse produktsykluser", sier han. "Etter hvert som folk blir vant til det, og ytelsen øker, vil det ta av."