Thermo-akoestische warmtepompen in 2019: technologie, toepassingen en toekomstperspectieven

Published by Redactie on september 28, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

In 2019 stond de thermo-akoestische warmtepomp opnieuw in de aandacht als een innovatieve en veelbelovende technologie in de duurzame energiebranche. Deze warmtepompen gebruiken een unieke methode van warmteverwisseling, waarbij akoestische golven (geluidsgolven) worden gebruikt om warmte te verplaatsen. Hoewel het concept al in de jaren negentig van de vorige eeuw werd ontwikkeld, werd het in 2019 concrete vorm gegeven in commerciële toepassingen.

De thermo-akoestische warmtepomp heeft een aantal aantrekkelijke eigenschappen: het werkt met weinig draaiende delen, heeft een relatief hoge efficiëntie en biedt een alternatief voor traditionele warmtepompen, vooral in industriële omgevingen waar restwarmte beschikbaar is. Bovendien is de technologie niet afhankelijk van conventionele koudemiddelen, zoals fluorhoudende gassen, wat het een duurzamere keuze maakt.

In dit artikel wordt een overzicht gegeven van de technologie van de thermo-akoestische warmtepomp, haar toepassingen in 2019, de voordelen en beperkingen, en de verwachtingen voor de toekomst. De informatie is gebaseerd op betrouwbare bronnen en praktijkgerichte observaties uit de periode 2019–2020.

Wat is een thermo-akoestische warmtepomp?

Een thermo-akoestische warmtepomp maakt gebruik van geluidsgolven om warmte te verplaatsen. Het systeem bestaat uit een afgesloten drukvat dat gevuld is met een gas (meestal helium of argon) en een akoestische generator die een sterke trilling (geluidsgolf) veroorzaakt. Deze trillingen veroorzaken een verplaatsing van warmte tussen verschillende delen van het systeem.

In de THEAC-25 van SoundEnergy, een van de eerste commerciële modellen die in 2019 beschikbaar kwamen, wordt restwarmte gebruikt om de akoestische trillingen op gang te brengen. Deze trillingen weerom worden gebruikt om koude te genereren, wat het systeem zeer geschikt maakt voor toepassingen waar koeling nodig is, zoals in industriële processen.

De basisprincipe van de thermo-akoestische warmtepomp is vergelijkbaar met een speaker: wanneer een geluidsgolf door een gas beweegt, ontstaat een temperatuurverschil aan weerszijden van de golf. Door dit verschil te benutten, kan warmte actief worden overgedragen van een warme naar een koele zone. In tegenstelling tot conventionele warmtepompen, maakt deze technologie gebruik van mechanische trillingen in plaats van een compressor met koudemiddel.

Werking van de thermo-akoestische warmtepomp

De werking van een thermo-akoestische warmtepomp is gebaseerd op een aantal fysische principes:

Oscillatie: De akoestische trillingen (geluidsgolven) worden opgewekt door een externe bron, zoals een elektrische motor of restwarmte. Deze trillingen bewegen zich door een gasvolumen, meestal helium of argon.
Temperatuurverschil: Tijdens de beweging van de golven ontstaat een temperatuurverschil in het systeem. Deze verschillen worden gebruikt om warmte te verplaatsen van een warme naar een koele zone.
Feedbackloop: In de THEAC-25 wordt gebruikgemaakt van een feedbackmechanisme waarbij de temperatuurfluctuaties in het systeem worden versterkt door een aantal cilinders die elkaar ondersteunen. Hierdoor ontstaat een continue trilling die de warmteverplaatsing mogelijk maakt.
Koelevermogen: Het systeem kan koude genereren met behulp van de akoestische energie die is opgewekt door de trillingen. In de THEAC-25 wordt een koelvermogen van 25 kilowatt bereikt met behulp van restwarmte als enige energiebron.

Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat er vrijwel geen bewegende delen zijn. Dit maakt de thermo-akoestische warmtepomp betrouwbaarder en onderhoudsarm in vergelijking met conventionele warmtepompen. Daarnaast is het systeem flexibel in aanpassing aan verschillende temperatuurverschillen en werkt het goed bij fluctuerende omstandigheden.

Toepassingen van thermo-akoestische warmtepompen in 2019

In 2019 begon de thermo-akoestische warmtepomp zich te ontplooien in industriële toepassingen, met name in situaties waar restwarmte beschikbaar was en koeling nodig was. Een van de eerste commerciële toepassingen was de THEAC-25 van SoundEnergy, die in 2019 op de markt kwam.

1. Industriële koeling met restwarmte

Een van de belangrijkste toepassingen van de thermo-akoestische warmtepomp in 2019 was in industriële koelsystemen die gebruikmaken van restwarmte. Door de restwarmte van industriële processen (bijvoorbeeld uit machines of ovens) te benutten, kon koude worden gegenereerd zonder aanvullende elektriciteit of energiebronnen. Dit maakte de THEAC-25 een kostenefficiënte en duurzame oplossing voor industriële koeling.

2. Verduurzaming van gebouwen

Hoewel de thermo-akoestische warmtepomp in 2019 vooral in industriële toepassingen actief was, werd er ook aandacht besteed aan mogelijke toepassingen in de woningbouw. In de context van de overgang van gasgestookte verwarming naar elektrische en duurzame oplossingen, werden alternatieve technologieën zoals de thermo-akoestische warmtepomp onderzocht als mogelijke componenten van hybride verwarmings- en koelsystemen.

Een voorbeeld is de pilot in Oldenzaal, waar Cogas en WBO Wonen samen onderzoek deden naar de toepassing van hybride warmtepompen in woningen. Hoewel dit in 2019 niet direct gericht was op thermo-akoestische warmtepompen, werd de technologie geobserveerd als een toekomstige optie voor gebouwverduurzaming.

3. Energie-efficiëntie in infrastructuur

Een ander interessant toepassingsgebied was het gebruik van thermo-akoestische warmtepompen in infrastructuurprojecten. Bijvoorbeeld in noord-Londen werd in 2019 overwogen om de restwarmte uit metrobuizen te gebruiken voor de verwarming van huizen. Hoewel dit niet direct gerelateerd was aan de thermo-akoestische warmtepomp, toonde het wel de mogelijkheden aan van het gebruik van restwarmte voor energieopwekking en verwarming.

Voordelen van thermo-akoestische warmtepompen

De thermo-akoestische warmtepomp biedt een aantal aanzienlijke voordelen boven de traditionele warmtepompen:

Duurzaamheid: Er wordt geen gebruik gemaakt van fluorhoudende koudemiddelen, wat het een milieuvriendelijke keuze maakt.
Efficiëntie: De technologie kan werken met relatief weinig energieinput, vooral wanneer restwarmte beschikbaar is.
Onderhoudsarm: Omdat er vrijwel geen bewegende delen zijn, is het systeem betrouwbaarder en vereist minder onderhoud.
Flexibiliteit: Het systeem is geschikt voor een breed scala aan temperatuurverschillen en kan worden aangepast aan verschillende industriële en civiele toepassingen.
Toekomstgericht: De thermo-akoestische warmtepomp past goed binnen de strategieën voor energietransitie en de overgang naar een elektriciteitsgebaseerde verwarming.

Beperkingen en uitdagingen

Hoewel de thermo-akoestische warmtepomp veelbelovend is, zijn er ook enkele beperkingen en uitdagingen:

Technische complexiteit: Het ontwerp en de toepassing van deze warmtepompen vereisen specialistisch kennis en ervaring. In 2019 was de technologie nog niet breed beschikbaar voor gemiddelde installateurs of woningeigenaren.
Kosten: Het opzetten van een thermo-akoestische warmtepomp kan kostbaar zijn, vooral in het begin. In industriële toepassingen is de investering vaak rechtvaardigd door de opbrengsten uit energiebesparing, maar voor kleinere toepassingen kan het financiële rendement lager liggen.
Marktaanwezigheid: In 2019 was de thermo-akoestische warmtepomp nog een relatief jonge technologie. De markt was niet volledig ontwikkeld, en er was beperkte ervaring met de installatie en onderhoud van deze systemen.
Standaarden en regelgeving: De normering van warmtepompen in Nederland was in 2019 in ontwikkeling. Omdat de thermo-akoestische warmtepomp een alternatieve technologie is, was het niet altijd duidelijk hoe het systeem zou passen binnen de bestaande regelgeving.

Toekomstperspectieven

De toekomstperspectieven voor thermo-akoestische warmtepompen zijn positief. In 2019 was de technologie nog in de opstartfase, maar het potentieel voor grootschalige toepassing was duidelijk. In de jaren daarna wordt verwacht dat de technologie zich verder zal ontwikkelen en breder toepasbaar zal worden, met name in industriële en infrastructuurtoepassingen.

Volgens SoundEnergy, een van de pioniers in de thermo-akoestische warmtepomp, is het doel om de technologie verder te verfijnen en de kosten te verlagen zodat het ook beschikbaar is voor kleinere toepassingen. Daarnaast zijn er plannen om de efficiëntie van het systeem te verbeteren en de toepassingsgebieden uit te breiden.

In de context van de Nederlandse energietransitie, waarin de overgang naar duurzame verwarming en koeling centraal staat, kan de thermo-akoestische warmtepomp een belangrijke rol spelen. Het systeem past goed binnen de doelstellingen van de overheid om de aardgasgebruik in woningen en gebouwen te verminderen en de energie-efficiëntie te verbeteren.

Conclusie

Thermo-akoestische warmtepompen zijn in 2019 een interessante ontwikkeling geweest binnen de duurzame energiebranche. Deze warmtepompen maken gebruik van geluidsgolven om warmte te verplaatsen en bieden een duurzamere alternatieve oplossing voor conventionele warmtepompen. De THEAC-25 van SoundEnergy is in 2019 het eerste commerciële model geweest dat op de markt kwam en demonstraties gaf van de technologie’s potentie in industriële toepassingen.

Hoewel er nog uitdagingen zijn, zoals technische complexiteit, kosten en regelgeving, zijn de voordelen van thermo-akoestische warmtepompen aantrekkelijk. De technologie is onderhoudsarm, efficiënt en duurzaam, en past goed binnen de bredere doelstellingen van energiebesparing en duurzame verwarming. In de komende jaren wordt verwacht dat de markt voor deze warmtepompen verder zal groeien en dat de technologie breder toepasbaar zal worden.

Bronnen

2021
en