Energie kun je niet besparen, stelt René Cornelissen, die een krap jaar geleden bij de faculteit Werktuigbouwkunde promoveerde. 'De eerste hoofdwet van de thermodynamica laat namelijk zien dat energie nooit verloren gaat. Kwijt raken kan dus niet, wel neemt de kwaliteit ervan af', vertelt de prijswinnaar.
Hij illustreert zijn bevindingen door een hoogrendementsketel als voorbeeld te nemen. Normaal voor zo'n apparaat is 97 procent rendement. Maar zonder energieverlies is het resultaat altijd 100 procent.' Liever spreekt Cornelissen dan ook van exergieverlies, oftewel kwaliteitsverlies.
De onderzoeker legt uit: 'Als warmte, geproduceerd uit hoogwaardige brandstof, weglekt, treedt er exergieverlies - verspilling van arbeidspotentieel op. Dus geen energieverlies.' Een hoogrendementsketel levert, volgens Cornelissen, nu geen 97 procent rendement op, maar slechts 8 procent. Door de enthalpie te verminderen met een product van de omgevingstemperatuur en entropie, rekende hij dat uit.
Stadsverwarming verdient de voorkeur van de onderzoeker, want volgens hem is het 'exergitisch gezien' een beter systeem. Warmte die ontstaat bij opwekking van stroom in bijvoorbeeld industrieterrein de Marssteden, brengt kamers in huizen en ook de UT op een aangename temperatuur. Ondanks de grote exergieverliezen onderweg - elke stap in het proces betekent verspeling - is het rendement van de stadsverwarming twee keer zo hoog als dat van de ketel.
Porselein
Cornelissen keek niet alleen naar exergieverlies, maar ook naar LCA om de milieu-effecten van een product te bepalen. Zo vergeleek hij de belasting van een porseleinen mok en een plastic bekertje op de omgeving. Hij rekende uit wat de UT beter kan doen: de medewerkers en studenten uit een stenen mok koffie laten drinken of weggooibekertjes gebruiken. De onderzoeker adviseerde: 'overstappen op porselein.'
Twee analyses brachten hem tot die conclusie, namelijk de Exergetische LevensCyclus Analyse (ELCA) en de 'gewone' LevensCyclus Analyse (LCA). Geen enkele stap is hierbij vergeten. Zelfs niet de diverse petrochemische behandelingen die van aardolie polystyrenen maken en het verwerken van de bekertjes in de afvalverbrandingsoven. Tevens nam hij het afwassen van de porseleinen mok in een vaatwasmachine mee in zijn berekeningen.
Het resultaat: drieduizend plastic bekertjes leveren een exergieverlies op van 817 megajoule, terwijl een porseleinen mok na drieduizend keer gebruiken niet verder komt dan 442 megajoule. Waarbij afwassen de hoofdverantwoordelijke voor het exergieverlies is.
Goede zet
De UT heeft dus een goede zet gedaan om over te stappen op duurzame bekers, zeker als ook de milieu-effecten in kaart gebracht worden. Cornelissen: 'Ikheb gekeken naar het broeikas effect, ozonlaag aantasting, verzuring, zware metalen, vermesting, uitputting, smog en pesticiden. Een hele lijst, dus. De plastic weggooibeker scoorde alleen bij uitputting beter.'
Maar hoe kunnen de milieu-effecten geminimaliseerd worden? 'Door schadelijke emissies te reduceren. Dus ontzwavelingsinstallatie, NOx verwijderingsapparaten en CO2 opslag te gebruiken. Als je uitgaat van wat nu mogelijk is, kunnen de emissies met 80 tot 95 procent gereduceerd worden,' vertelt Cornelissen.
Het bedrijfsleven toonde veel interesse in zijn onderzoek. Maar geheel nieuw is zijn denkwijze niet. 'Eind jaren zeventig, begin jaren tachtig hebben Poolse wetenschappers het bedacht, maar het uitwerken van de ideeën is iets van de laatste tijd.' Cornelissen houdt zich er nog steeds mee bezig. Tegenwoordig runt hij zijn eigen bedrijf, Cornelissen Consulting Services. Een Nederlandstalig exergieboek en het toepassen van de methodiek van de ELCA voor diverse houtverwerkingsroutes zijn enkele opdrachten. 'Prachtig een eigen bedrijf, het levert veel vrijheid op. Daarnaast kan je meteen op nieuwe dingen inspringen. En werk is er genoeg, want er kan nog heel wat exergie bespaart worden.'
