Elk klimaat vraagt een eigen zonnekoeltechniek

Het koelen van gebouwen slurpt energie en is vooral gericht op het bestrijden van de werking van de zon. Is zonne-energie en –warmte niet bruikbaar voor koeling? Promovendus Alejandro Prieto Hoces ontdekte dat zonnekoeling kansen biedt, maar zelden een eindoplossing is. Begin gewoon met een goede zonwering.

Maar liefst 15 procent van het totale wereldwijde energieverbruik gaat op aan het koelen van gebouwen. Dit gebeurt meestal met airconditioning, maar de compressors die daaraan te pas komen gebruiken veel energie. Gebruik van zonnestroom zou het perfecte alternatief zijn voor deze weinig duurzame methode. “Tenminste, als het zinvol en betaalbaar is. Want anders kun je beter de zonwering dichttrekken,” zegt Prieto Hoces. De promovendus vergeleek verschillende alternatieve technieken voor in de gevel geïntegreerde, zelfvoorzienende gebouwkoeling. Hoofdvragen: zijn ze praktisch toepasbaar en zijn ze werkelijk duurzamer?

Warmtepompen lijken een voor de hand liggende oplossing. Ze kunnen eenvoudig gebruik maken zonne-energie en –warmte. Nadeel is dat het een hydrolisch systeem vereist, waarbij vloeistoffen worden rondgepompt. Hetzelfde geldt voor absorptiekoeling. Deze techniek, die we kennen uit koelkasten, maakt gebruik van warmte om een absorptievloeistof – vaak ammonia – te laten verdampen. De faseverandering zorgt voor daling van de temperatuur. Het is effectief, maar er is ook sprake van veel energieverlies door het rondpompen van vloeistoffen. 
Dat probleem speelt niet bij adsorptietechnieken. Het koudemiddel wordt hier niet opgenomen door een vloeistof, maar een vaste stof. Het is lastiger om een continu proces te bereiken, maar voordeel is dat adsorptiekoelmachines goed kunnen werken met warmte van lage temperatuur en lage voltages. Ideaal dus voor koppeling aan zonnecollectoren. Een nadeel zijn de hoge kosten. 

Adsorptiekoeling heeft met absorptiekoeling gemeen dat de geleverde prestaties matig zijn in vergelijking met traditionele airco’s. Wat dat betreft is er een lonkend alternatief: koeling door middel van droogmiddelen. Deze ‘desiccant cooling’ maakt gebruikt van stoffen zoals silica gel – bekend van de kleine zakjes in de verpakkingen van nieuwe elektronica. Door absorptie van vocht uit de lucht gaat ook de temperatuur naar beneden. Aankoppelen van een verdampingsunit kan het effect versterken. Zonne-energie wordt hier gebruikt voor regenereren van de droogmiddelen.
Maar zoals iedere techniek zijn beperkingen heeft, geldt dat ook voor desiccant cooling. Het feit dat vocht aan de lucht wordt onttrokken, beperkt de toepasbaarheid tot vochtige, tropische streken. In de woestijn van Saoedi-Arabië kun je beter absorptie- of verdampingskoeling gebruiken, constateert Prieto Hoces. En in Zuid-Europa ziet hij thermo-elektrische koeling als ideale kandidaat. Deze vrijwel onderhoudsvrije techniek is geschikt voor kleine temperatuurverschillen, zoals in mediterrane streken, en kan nog verwarmen ook.

Kortom, voor elke omstandigheid een koeltechniek op maat. Maar, onderstreept Prieto Hoces, ook voor elk klimaat een gebouwontwerp op maat. Te makkelijk gaan we voorbij aan de enorme energiewinst die is te boeken door aanpassing van ramen, zonwering, vegetatie en oriëntatie op de zon. Prieto Hoces: “Reductie van het energieverbruik is niet alleen een kwestie van techniek, maar ook van cultuur. Kantoorgebouwen met volledig glazen gevels vinden we mooi in West-Europa, maar zijn niet geschikt voor een woestijn- of tropisch klimaat. Regelgeving en onderwijs zijn evengoed belangrijk, want anders krijg je nooit een goed ontwerp.”