Als onderdeel van het Horizon 2020-project DESOLINATION is een nieuwe studie getiteld “Experimentele en numerieke studie van superkritische CO₂-koeler” werd gepresenteerd op de 6e Europese Conferentie over superkritische CO₂ (sCO₂) voor energiesystemen, gehouden van 9-11 april 2025 in Delft, Nederland.
Het onderzoek, geleid door LUT Universiteit in samenwerking met TEMISTH, ontving de Best Paper Award op de conferentie als erkenning voor de wetenschappelijke kwaliteit en relevantie.
Onderzoek naar PCHE-prestaties in superkritische CO₂-energiecycli
Het onderzoek richt zich op de thermohydraulische prestaties van een warmtewisselaar met gedrukt circuit (PCHE) werken met superkritisch kooldioxide (sCO₂) - een werkvloeistof die de kern vormt van het innovatieve energieblok van DESOLINATION. PCHE's zijn een compacte en zeer efficiënte oplossing die geschikt is voor de extreme omstandigheden van op sCO₂ gebaseerde energiesystemen, zoals die welke geïntegreerd zijn in geconcentreerde zonne-energie (CSP) en ontziltingstechnologieën.
Met behulp van een combinatie van experimentele testen and computationele vloeistofdynamica (CFD), evalueerde het team de warmteoverdracht en drukvalkarakteristieken van sCO₂ dat door PCHE microkanalen stroomt. Het onderzoek richtte zich op de pseudokritisch gebied, waarbij CO₂ snelle variaties in eigenschappen vertoont die de warmteoverdracht verbeteren maar de voorspellende modellering bemoeilijken.
De doelstellingen van DESOLINATION ondersteunen
Dit werk draagt direct bij aan het doel van DESOLINATION om een efficiënt ontziltingssysteem op zonne-energie door de prestatievoorspelling en het ontwerp van belangrijke componenten in de sCO₂-energiecyclus te verbeteren. Het biedt met name gevalideerde hulpmiddelen en inzichten die essentieel zijn voor het integreren van hoogrendement warmtewisselaars in de toekomstige demonstratiefabriek van het project.
Authors: Giuseppe Petruccelli, Teemu Turunen-Saaresti, Damien Serret, Aki Grönman, Aurélien Conrozier en Amir Momeni Dolatabadi.
Belangrijkste resultaten
- Experimentele gegevens werden verzameld onder een breed scala aan werkingsomstandigheden in de transkritische CO₂-testfaciliteit van de LUT-universiteit, wat een waardevolle benchmark oplevert voor de validatie van numerieke modellen.
- The CFD-simulaties, waarin het echte gasgedrag en het SST k-ω turbulentiemodel zijn verwerkt, vertoonden een goede overeenkomst met de gemeten drukdalingen en uitlaattemperaturen.
- A nieuwe wrijvingsfactor correlatie werd afgeleid van de experimentele resultaten. Het houdt rekening met oppervlakteruwheid en behaalde een voorspellingsnauwkeurigheid binnen ±10% van de gemeten waarden - een belangrijke vooruitgang ten opzichte van bestaande correlaties.
- Uit het onderzoek bleek ook dat veelgebruikte correlaties voor warmteoverdracht neigen naar prestaties onderschatten in microkanaalstromingen met een hoog Reynoldsgetal en sCO₂, wat de noodzaak onderstreept van meer op maat gemaakte voorspellingsmodellen.
Conferentie erkenning
De 6e Europese sCO₂-conferentie bracht meer dan 100 experts uit de academische wereld en de industrie samen om de nieuwste innovaties in sCO₂-technologie te bespreken. Naast de technische sessies werd ook DESOLINATION onder de aandacht gebracht tijdens de Keynote vrijdagochtend door Dr. Gioele Di Marcoberardino (UNIBS), waarin de algemene doelen en de voortgang van het project tot nu toe werden gepresenteerd.
De krant ontving de Best Paper Award op de conferentie, als erkenning voor de kwaliteit en relevantie van het onderzoek voor de internationale sCO₂-onderzoeks- en engineeringgemeenschap. Deze erkenning benadrukt de bijdrage van DESOLINATION aan een beter begrip van de componenten die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van geïntegreerde ontziltingssystemen op zonne-energie.
🔬 Het DESOLINATION-consortium feliciteert de auteurs Giuseppe Petruccelli, Teemu Turunen-Saaresti, Damien Serret, Aki Grönman, Aurélien Conrozier, en Amir Momeni Dolatabadi - voor deze welverdiende erkenning en voor hun waardevolle bijdrage aan de toekomst van duurzame energie- en watersystemen.
