Warmtebatterij

Betaalbare, schaalbare en vooral haalbare warmtebatterij

Voor het energieneutraal maken van gebouwen en woningen is energieopslag de missing link. Seizoensopslag van warmte is op onze noordelijke breedte misschien wel de holy grail: zomerwarmte gebruiken in de winter. CREATE is een Europees Horizon2020 ontwikkel- en demonstratieproject voor een warmtebatterij gebaseerd op thermochemische materialen (TCMs).

Voor woningen met voldoende ruimte in en om het huis klinkt het ideaal. Je installeert een zoutbatterij in je kelder of achtertuin waarin je ‘s zomers warmte opslaat voor gebruik in de winter. Dat kan met (de-)hydratatie: het bevochtigen en drogen van zout. Het proces van thermochemische opslag is omkeerbaar en kent geen stilstand verliezen. Opslag van energie is mogelijk voor lange perioden, dus meerdere seizoenen. Het CREATE project is halverwege het ontwikkeltraject en afgelopen maand is in Polen en Oostenrijk het begin gemaakt met de voorbereidingen van praktijktesten.

Workshop Duurzaam Ondernemen
Duurzaam ondernemen: hoe groen wil je het doen? Vergroot je kennis in één dagdeel en maak een praktisch stappenplan voor duurzaam ondernemen. Volg de workshop of organiseer deze in-company.

Duurzaam en verliesvrij

Het principe van de CREATE warmteopslag draait om het hydrateren van zout. Hydratatie van specifieke zouten is een exotherme reactie, waarbij de vrijkomende warmte benut kan worden. Omgekeerd kan onder invloed van warmte, bijvoorbeeld van een zonnecollector, het mengsel gedehydrateerd worden; het water wordt gescheiden van het zout. De omkeerbare reactie kent in principe geen verliezen.

Zomerwarmte benutten in koude perioden kan ook met andere systemen, bijvoorbeeld door opslag in de bodem (WKO). Maar in Nederland is de ondergrond hiervoor lang niet overal geschikt. Andere mogelijkheid is warm water in een buffervat op te slaan, de oplossing waar bijvoorbeeld Ecovat (grootschalig) en Hocosto (kleinschalig) aan werken. Maar daarbij treden warmteverliezen op en zijn tevens relatief grote volumes benodigd. De energiedichtheid van de hydrateerbare zoutoplossing is 5 tot 10 keer zo hoog en in het project CREATE wordt gewerkt aan een systeem met een totale omvang van zo’n 3 m3.

Het systeem is opgebouwd uit een aantal componenten. Het zoutvat met warmtewisselaar, een condensor en buffervat, waarin water warm gemaakt wordt met behulp van een warmtepomp en een externe warmtebron, zoals de zonnecollector. Vanuit het buffervat wordt het warm water gebruikt voor ruimteverwarming en warm tapwater.

Zoektocht naar zout

Als het om de omkeerbare chemische reactie gaat zijn allerlei zouten geschikt voor het proces van (de-)hydratatie. Maar voor een efficiënte werking in de praktijk zijn alleen zouten geschikt die dat doen met een hoge opslagdichtheid. Ook corrosie speelt een rol en de stabiliteit van het materiaal. Voor een brede toepassing is ook de verkrijgbaarheid van het zout van belang – en de prijs. Calciumchloride en kaliumcarbonaat zijn voorbeelden van geschikte zouten.

Warmtebatterij_CREATE

In het CREATE project zijn honderden mogelijkheden onderzocht en zijn met kaliumcarbonaat een twintigtal zoutcomposieten getest door projectpartners Dow Chemical en Caldic. Energiedichtheid, laadcycli, mechanische stabiliteit en thermische geleiding vormden de criteria. Vormstabiliteit is een aandachtspunt: als na dehydratie de zoutdeeltjes kapot gaan, is het lastig om ze in het reactievat te houden.

Technische hoogstandjes

Het hele systeem draait om een zo efficiënt mogelijke hydratatie. Lastig hierbij is dat in de situatie wanneer warmte benodigd is, de omgevingstemperatuur laag is, het is dan immers winter. Dat stelt hoge eisen aan de verdamper en warmtewisselaar. Extra warmte genereren voor het proces vermindert de efficiency van het totale systeem. Op deze onderdelen werkt AEE Intec onder leiding van Wim van Helden aan de verdere ontwikkeling van deze componenten.

Toch is al een eerste proefopstelling in praktijk getest en volgend voorjaar wordt een woongebouw in Polen voorzien van een compleet werkend systeem. Deze praktijktest moet leiden tot de verdere vervolmaking van de warmteopslag. Bedoeling is dat over een jaar of drie het concept marktgereed is. Het kan dan geïnstalleerd worden bij nieuwbouw en renovatie.

Alle oplossingen zijn nodig

Het aantal toepassingen voor de langdurige opslag van energie groeit gestaag. Voor de warmtevoorziening in de gebouwde omgeving zijn ook meerdere oplossingen benodigd. Grote verschillen in woningtypen en bouwaard vragen om maatwerk. De warmteopslag op basis van thermochemische materialen kan daarin een eigen plek vinden. Om het toepassingsgebied zo breed mogelijk te maken kan het een overweging zijn het systeem verder op te schalen. Voor blokverwarming en kleine warmtenetten komt thermochemische opslag wellicht nog beter tot haar recht.

Milestones

Het strak geleide ontwikkeltraject dat CREATE doormaakt biedt een concreet einddoel. In het najaar van 2019 wordt de pilot afgerond. Daarna volgt de fase van het marktgereed maken. Over twee jaren weten we hoe het systeem toegepast kan worden, en tegen welke kosten.


Milieuvriendelijke en recyclebare zoutwater batterij-opslag

Voor de opslag van elektriciteit is naast de aloude loodbatterij momenteel de lithium-ion accu zo’n beetje de standaard. Alternatieve technieken zoals de redox flowbatterij zijn […]

0 comments

Groeiende vraag naar systeemoplossingen voor flexibiliteit

De Energy Storage Day 2018 op de Vakbeurs Energie stond dit jaar in het teken van opschaling. Beschikbare technieken voor energieopslag schreeuwen om toepassing, maar […]

0 comments
Warmtebatterij

Betaalbare, schaalbare en vooral haalbare warmtebatterij

Voor het energieneutraal maken van gebouwen en woningen is energieopslag de missing link. Seizoensopslag van warmte is op onze noordelijke breedte misschien wel de holy […]

0 comments

Energy Storage voor Johan Cruijff ArenA

Voldoende backup power voor een avondje Champions League of de Rolling Stones – Off Grid. Dat kan dankzij de afgelopen zomer in gebruik genomen 3 […]

0 comments

De elektrische auto laden als het donker is

De elektrische auto laden als het donker is – Met zonnestroom – De wijk Lombok in Utrecht is de bakermat van en proeftuin voor het energiesysteem van […]

0 comments

Vrachtboot met Powerbank

De binnenvaart op koers naar zero emissies in 2050 – Als het om milieubelasting gaat steekt de binnenvaart gunstig af tegen het wegtransport en de sector […]

0 comments

Oranjestroom: van, voor en door bedrijven en particulieren

De energietransitie begint ook in Nederland op gang te komen. Dat is zichtbaar aan wind- en zonneparken, aan strenge eisen voor nieuwbouw, aan de beëindiging […]

0 comments