De winnende onderneming heet Heat2power, en beschrijft met die naam eigenlijk precies wat ze doen. De Nederlandse directeur Randolph Toom van het Parijse bedrijf legt het uitvoerig uit op de website. Het bedrijf ontwikkelt techniek om vermogen te winnen uit warmte, in het bijzonder uitlaatwarmte.

Sterke concurrenten

Dit veelbelovend principe en de uitwerking ervan leverde bij de jaarlijkse Professional Motorsport World Expo een van de zeven ‘…Van het Jaar-prijzen’ op, als belangrijkste aandrijftechnische innovatie.

Daarbij liet Heat2power drie andere genomineerden achter zich. We noemen ook hen: de KillaCycle elektrische motorfiets, de dieselmotor van het Mitsubishi Dakar Rallyteam, en de Xtrac-transmissie van het Subaru WRC-team.

Enorme uitlaatverliezen

Waar het Heat2power om gaat is terugwinning van energie uit de uitlaatgassen van motoren. Niet alleen in gemotoriseerde sporten, maar in alle verbrandingsmotoren. Ze ontwikkelden een techniek om wel 20% ‘gratis’ vermogenswinst te halen.

Uitgangspunt vormt het Sankey-diagram dat iedere werktuigkundige zou moeten kennen. Het zegt dat de energie in de brandstof door een conventionele benzinemotor voor het grootste deel wordt omgezet in uitlaatwarmte. Daarin gaat nog meer verloren dan in het koelsysteem, waarin al evenveel energie verdwijnt als dat er nuttig motorvermogen overblijft.

Heel erg zonde natuurlijk, die enorme energieverliezen. Dus pakt Heat2power de grootste verliespost aan, uitlaatwarmte. Die kun je nog een beetje nuttig gebruiken om een turbocompressor aan te drijven. Maar echt veel haal je daarmee niet terug. Het opgenomen aandrijfvermogen voor een compressor is hooguit een paar kilowatt.

Heteluchtmotor

Nu is Heat2power bepaald niet de eerste die een begerige blik liet vallen op de grote verliesstromen in het Sankey-diagram. Hun site laat onder de rubriek ‘Benchmark’ zeer uitvoerig zien wat er tegenwoordig nog meer bedacht is om uitlaatwarmte om te zetten in nuttig vermogen.

Hoe effectief en praktisch bruikbaar dat allemaal werkt zocht Heat2power uit. En daar begon het bedrijf: dat moest toch beter kunnen? Hun voorstel is om een zuigermotor die op hete lucht werkt in of aan een verbrandingsmotor te hangen.

Ze verwachten daarmee rond eenderde van de energie uit de verliesstroom in uitlaatgassen te kunnen persen. Met niet al te ingewikkelde of kostbare machinerie uit conventionele onderdelen.

Eerste test aanstaande

Aanzienlijk minder uitvoerig dan de reeks bestaande technieken om heet (uitlaat)gas nuttig te gebruiken licht Heat2power zijn eigen oplossing toe. Dat idee is immers hun gepatenteerde handelswaar, die geven ze niet zomaar weg. Ze willen licenties op het constructieve principe verkopen.

Hiertoe moet je toch wel eerst in de praktijk aantonen dat het werkt. Dus moet er een concreet voorbeeld bestaan. Samen met een Belgische en Franse partner bouwt Heat2power nu zo’n praktijkvoorbeeld, dat begin volgend jaar moet draaien.

Dan zal blijken of de gedetailleerde rekenmodellen en computersimulaties in werkelijkheid doen wat ze beloven. In grote lijnen is wel duidelijk hoe het zou moeten werken. Heat2power stelt een hetelucht zuigermotor voor, aangedreven door uitlaatgas.

Viertakt op lucht

Een beetje uitlaatgas drijft een turbo aan om de heteluchtcilinder te vullen. Deze cilinder perst de lucht verder samen, waarna een warmtewisselaar deze lucht verhit met uitlaatwarmte. Er komt dus meer energie in die lucht, welke vervolgens teruggaat naar de cilinder om daar arbeid te verrichten.

Het is feitelijk een viertaktmotor die werkt op een luchtkringloop. Hij telt vier kleppen per cilinder. Eentje laat verse lucht binnen, de tweede laat lucht naar de warmtewisselaar stromen, de derde laat terugkomende opgewarmde lucht binnen, door de vierde klep stroomt gebruikte lucht na het arbeidsproces weg.

Kosten en rendement

Er zou daarvoor een extra cilinder aan een conventionele motor kunnen worden toegevoegd. Ook is mogelijk om een apart heteluchtmotortje te maken, dat aan een bestaande motor gebouwd kan worden.

Maakt niet uit op welke brandstof die bestaande motor loopt, of waarvoor hij gebruikt wordt. Het hoeft dus geen racewagen op benzine te zijn, een truckdiesel of stationair aggregaat profiteert net zo goed.

Volgens de berekeningen van Heat2power zou de hetelucht hulpmotor niet te duur, te groot of te zwaar zijn in verhouding tot het geleverde vermogen. Cruciaal zal zijn hoe goed een warmtewisselaar uitlaatwarmte kan overdragen op de luchtkringloop. We gaan het zien, als de Heat2power-testmotor loopt.

Peter Fokker (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)