Climeon och C3 – ett avgörande genombrott inom energi

I grova drag går hälften av den energi människan använder förlorad till entropin i form av låggradig värme, som inte går att förädla vidare till högvärdiga energiformer som rörelse eller elektricitet. I senaste numret av magasinet Filter, som i dagarna når prenumeranterna eller landar i butikerna, finns en djupgående artikel om entreprenörerna och uppfinnarna bakom tekniken C3^1. på bolaget Climeon, som säger sig ha knäckt problemet och uppnår en nästan fulländad Carnotcykel vid låga temperaturer under vattens kokpunkt.

Climeon (hemsida, personerna bakom) har locket på och Filters artikel är första gången man låter media titta bakom skynket, även om man redan har långa rader av intressenter av att tillämpa tekniken. Det handlar om låta en Carnotmotors vatten vara i vacuum och tillsammans med en hemlig patenterad substans göra att man uppnår en verkningsgrad på n = 0.15 (Källa: exjobbsuppslag på KTH) vid så låga temperaturer som 90 grader C och rumstemperatur på 25 C (Källa: Climeons hemsida) som kalla sidan. Den teoretiska maximala verkningsgraden på 25 C och 90 C är ca 0.18 (n=1-(273+25)/(273+90)=0.18, så Climeon uppnår en Carnotcykel på över 80% vid låga temperaturer. Speciellt intressant är detta då det sker under kokpunkten.

Ni som är tekniskt och naturvetenskapligt insatta förstår storheten i detta. 

15% av energin i en värmeskillnad på 25 och 90 C, dvs ett delta på 65 vid låga temperaturer gör t ex att vi kan få ut kanske 8% mer energi ur alla världens kärnkraftverk, helt enkelt genom att utvinna energi ur det kylvatten som idag kyls ut i hav eller sjöar. n blir sannolikt högre vid ännu större temperaturskillnader, t ex kommer man alltså ha ett n som är högre än 0.15 om det inte är 25 grader ute, utan kallare, t ex vintertid.

Man kan också återvinna spillvärmen från våra fordonsmotorer för att generera el till hybrider. 

Och man kan generera 15% el ur solvarmvatten, vilket också ovanstående examensarbete handlar om.

Tekniken innehåller inga miljöfarliga ämnen och är skalbar från mikroturbiner upp till kraftverk. 

Ett exempel i det lilla är att ett IKEA värmeljus har en effekt på ca 100 W. Använder man ett enkelt värmeljus som energikälla i en nödströmsapparat, kan man alltså få ut minst 15 W el från ett värmeljus från IKEA. Ett enda värmeljus skulle alltså kunna driva tre 5 W lågenergilampor och därmed lysa upp ett helt rum, när man tar tillvara delar av värmeenergin från något så banalt som ett värmeljus. Två värmeljus skulle kunna driva den här datorn.

Ännu högre verkningsgrad får man förstås om man t ex tillämpar tekniken på något så banalt som en kamin. Mitt hushålls kamin har en effekt på 7 kW och uppnår temperaturer på 400 – 500 grader. Även om man endast skulle kunna utvinna 15% av den effekten till el, med den vanliga rumsluften som kalla sidan, så skulle man alltså få ut 1.05 kW el den vägen, mer än nog för ett modernt hushåll. Elen blir ju för övrigt till värme när den används, så ingen energi går förlorad för uppvärmning. Men vid de temperaturerna kan det vara möjligt att konvertera ca 45% av värmen till el.

Men speciellt intressant är att man nu kan använda vanligt vatten för lagring av solenergi under natten. Ett solvärmesystem kan utan problem värma upp en vattentank till 90 grader. När jag i förra huset hade solvärme fick vi 300 liter 95-gradigt vatten en normal sommardag. Oavsett skala så kan man ur detta varmvatten alltså generera el via Climeons C3-teknik när solen inte lyser om natten. Detta är ett revolutionerande genombrott.

Nu återstår att se om det är sant. Climeon har ingen anledning att visa upp tekniken offentligt, men kunderna står på kö. Återstår att se vad den första verkliga tillämpningen blir.

Viktigt att förstå är att C3 inte är en energikälla, men öppnar upp för dels mycket billig solkraft och energilagring över dygnet och dels gör att vi i princip kan få ut el även från spillvärmen från t ex serverhallar. Eller egentligen nästan vilken spillvärme som helst, som idag bara förloras till entropin eller i bästa fall används till fjärrvärme.

Ska man teoretisera, så om man kan bibehålla en Carnotcykel på 80% av teoretiskt max, så kan man t ex vid 25 grader och 400 grader få ut n=0.8*(1-(273+25)/(273+400))=0.45, dvs i linje med en Stirlingmotor. Men tekniken har gått att sätta ihop i KTH:s källare utan några större problem och bör vara enklare än en Stirlingmotor. Men till skillnad mot en Stirlingmotor så fungerar den alltså även vid mycket låga temperaturer. Och det är där storheten hittas.

Är ni intresserade av att läsa mer, gå och köp senaste numret av Filter. Någon information på nätet finns inte. Det är en berättelse om peak oil- och klimatångest och en snilleblixt hos några ingenjörer med olika infallsvinklar. 

Men kom alltså ihåg att det här inte är en energikälla. Och glöm inte teknik, volym och tid. Det tar tid att nå volymer som löser våra problem, men stämmer det här är det verkligt intressant och ett framtida mångamiljardföretag som kommer säljas utomlands och inte ge ett enda svenskt arbetstillfälle. Trots att svenska Energimyndigheten i tysthet är med och finansierar.

Avslutar med citat från det exjobbsprospekt som finns hos KTH, som egentligen är det som förutom Filters artikel avslöjar mest konkret om tekniken.

“Climeon is developing a new powercycle, ”C3”, converting hot water to electricity and cooling that is different from any other thermal to electricity conversion technologies today. C3 is clean, renewable, and sustainable.As C3 is optimized from start for the low temperature region, it has the potential of getting significantly closer to an ideal Carnotcycle that any other existing technology.
(i) C3 has the potential to deliver 2-­3 times higher thermal efficiency (n=0,15) than aditional ORC -­ cycles at the same cost for waste heat applications.
(ii) C3 combined with solar hot water collectors has a substantial lower system cost than PV(Photovoltaic) and is thus suitable for large scale solar power plants. The inherent feature of intermediate energy storage in hot water allows the system to deliver solar power 24/7.”

^{1. Jag antar att C3 står för just Carnot x3, då man uppnår 3x så bra Carnotcykel som något annat vid de låga temperaturerna.}