Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Leren van de onverklaarbare praktijk Over drijvende krachten en innovatiepioniers.

Presentatie over: "Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Leren van de onverklaarbare praktijk Over drijvende krachten en innovatiepioniers."— Transcript van de presentatie:

1 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Leren van de onverklaarbare praktijk Over drijvende krachten en innovatiepioniers Chris R. Kleijn Kramers Laboratorium voor Fysische Technologie Delft University of Technology The Netherlands C.R.Kleijn@TNW.TUDelft.NL

2 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Gebruik fossiele energie in Nederland totaal energiegebruik ~ 3000x10 15 J/jaar >95% uit fossiele brandstoffen ~ 140 Mton CO 2 Woningverwarming 290x10 15 J/jaar ~ 10% Glastuinbouw 140x10 15 J/jaar ~ 5%

3 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn T1T1 T0T0 Q=h 1 A 1 (T 1 -T 0 ) T2T2 Q=h 2 A 2 (T 2 -T 1 ) Conventionele woningverwarming

4 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Stel dat we erin slagen om h 2 A 2 zo te verhogen, dat de drijvende kracht T 2 -T 1 verlaagd kan worden van 50 0 C naar 5 0 C, hoeveel energie besparen we dan? A)0% B)10% C)50% D)90%

5 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Woningverwarming met zonneboiler

6 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn T out  1 0 0 Efficiency curve van een zonneboiler

7 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Dr.ir. Noor van Andel 1956-1963 Studie TN aan TH Delft 1964-1969 Euratom Ispra (Italie) directe energieconversie 1969-1977 Akzo engineering, energie- besparing zware chemie 1977-1985 Directeur Research Akzo Zout Chemie 1985-1999 Directeur Corp. Research Akzo Nobel 1999-nu Directeur Fiwihex Almelo 2001Eredoctoraat UvA

8 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn “De toenmalige top van Akzo was helemaal niet geïntereseerd in nieuwe producten. Ze waren alleen bezig met geld verdienen, ook voor zichzelf”. “Voor het eerst van mijn leven doe ik research zonder dat ik verantwoording hoef af te leggen. Voorheen werd mij altijd verteld wat ik moest doen door een gesalarieerde stoethaspel (…), die wel meer betaald kreeg dan ik maar er minder verstand van had”. “Ik ben blij dat ik nu weer kan doen waarvoor ik opgeleid ben”. Dr.ir. Noor van Andel

9 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn d v h=3.2(v/d) 0.5 Warmteoverdracht aan een dunne draad

10 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Fine Wire Heat Exchanger

11 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn v h=10(v/d) 0.5 (v=0.5m/s, D=100  m → h = 700W/m 2 K ) Warmteoverdracht aan draadweefsel

12 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger

13 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn FIWIHEX Fine Wire Heat Exchanger

14 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Specificaties Fiwihex Max. warmteoverdracht 220 W/K (=1100W bij  T=5 0 C) (~n 0.8 ) Opwarmen ruimte 80m 3 van 10 0 C naar 20 0 C in 10min Electriciteitsverbruik 35W (~n 3 ) Prijs (bij kleine serie) 200 Euro Maximaal benodigd verwarmingsvermogen voor rijtjeshuis ~2500W

15 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Solar boiler, Fiwihex & storage Fiwihex Solar panel SUMMER WINTER

16 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Numerieke simulaties van de luchtstroming in een Fiwihex Afstudeerproject van ir. Gerrit Tjallema (ST, 2001)

17 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Computational Fluid Dynamics (CFD)

18 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Simulatie luchtstroming door de fan

19 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Experimentele Validatie Eck B., 1973, Fans

20 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Invloed van de hoek van de schoepen -5 0 +10 0

21 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Modified Fan Designs 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 0.000.100.200.300.400.50 flow number  pressure number  angle +10 current fan angle-10 angle -20 angle -30 angle -40

22 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn 0.00 1.00 2.00 3.00 0.000.050.100.150.200.250.30 flow number  pressure number  60 blades 40 blades 30 blades Modified Fan Designs

23 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 1.61.82.02.22.4 log (n) log ( )  factor 2.2 simulaties experimenten Warmteoverdracht

24 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Dunne draad weefsel Vlakke plaat verhoogde turbulentie door draadweefsel

25 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Experimentele bepaling van warmteoverdracht en frictie in een Fiwihex Afstudeerproject van ir. Marian Vlot (TN, 2003)

26 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Warmteoverdracht platen en draadweefsels 0 1 2 3 4 5 6 1.622.42.83.2 Q (W/K) v (m/s) 2 – 2.5 x draadweefsel vlakke plaat

27 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn 0 0.01 0.02 0.03 0.04 1200140016001800200022002400 f Re 0.3-0.6 x Wrijvingsweerstand platen en draadweefsels vlakke plaat (theorie) draadweefsel

28 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn StPr 2/3 =½ f StPr 2/3 f Re Introduction * Heat transfer * Friction * StPr 2/3 /f * Conclusions Verhouding warmteoverdracht en frictie

29 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Verhouding warmteoverdracht en frictie in de Fiwihex 1000 1500 200025003000 Re 0 0.5 1 1.5 2 StPr 2/3 f 3-4x theoretical maximum

30 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Energieverbruik tuinbouwkas Jaargemiddelde ingevangen zonnestralingsenergie is 3x zo groot als de energiebehoefte voor verwarming In principe heeft een kas dus een energieoverschot Desalniettemin: hoog verbruik fossiele brandstoffen verwarming CO 2 productie

31 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Idee ontwikkeld door Noor van Andel “Ei van Columbus” prijs 2003 voor duurzaamheid en innovatie Gesloten kas Fiwihex warmtewisselaars Warmteopslag in de freatische laag van de bodem (10+25 0 C) Besparing op fossiele energie 93% Energieoverschot in de vorm van water van 30 0 C Kas als energiebron

32 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn IVM onderzoek (2003) maatschappelijke reacties op concept Kas als energiebron Brede instemming met pilotproject, ook onder sceptici Vraagtekens bij: economische aspecten (terugverdientijd) Bijdrage aan Kyoto ruimtelijke inpassing ambitieniveau/haalbaarheid o.b.v. impliciete opvattingen (teveel overheidsbemoeienis, te mooi om waar te zijn, kan Nederland dit wel?)

33 Lunchlezing Netwerk Duurzame Ontwikkeling, 12 mei 2004 Chris R. Kleijn Pilotproject Kas als energiebron Consortium van bedrijven + SIGN + Innovatienetwerk 5000 m 2 3.25 MEuro Financiele ondersteuning door EZ, VROM, LNV en Productschap Tuinbouw