Foto Pixabay

Hoogleraar Technische Natuurkunde Olaf Adan van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), tevens hoofdonderzoeker Materiaal en Energie bij TNO, werkt met zijn team aan een batterij voor de opslag van warmte. De batterij, die werkt met zouten, moet het mogelijk maken om warmte zonder verlies op te slaan voor later gebruik in bijvoorbeeld huishoudens.

Bij de overgang naar duurzame energiebronnen, wordt voornamelijk ingezet op weersafhankelijke bronnen zoals zon en wind. Dat betekent dat opwekkingsloze perioden – Dunkelflautes – overbrugt dienen te worden met behulp van opslag. Hoewel warmte driekwart van de energievraag in Nederland vormt, richt desondanks het meeste onderzoek zich op de ontwikkeling van batterijen voor elektriciteit. De warmtebatterij kan zowel elektriciteit als warmte opslaan en draagt zo bij aan opslagmogelijkheden voor beide vormen van energie.

Zout houdt warmte beter vast dan water

Het prototype van de warmtebatterij, die ongeveer de grootte heeft van een koelkast, is reeds klaar. De volgende stap is het verder ontwikkelen tot een commercieel product. Het prototype kan voldoende warmte opslaan om een gezin twee weken lang van een warme douche te voorzien. Dit is ook doorgaans de lengte van de langste perioden van Dunkelflaute.

Het opslaan van warmte met behulp van water heeft als nadeel dat water snel afkoelt. Water is de bijvoorbeeld de belangrijkste warmtedrager binnen de huidige stadsverwarmingsnetten in Nederland. Voor de warmtebatterij werd daarom naar een ander opslagmedium gezocht. Men kwam uiteindelijk uit bij zout (kaliumcarbonaat).

Bij het samenbrengen van waterdamp en zoutkristallen komt warmte vrij, die gebruikt kan worden voor het verwarmen van water. Wanneer het water en het zout van elkaar gescheiden worden, dan blijft het zout de warmte vasthouden. Het probleem is dat het scheiden en samenbrengen (opladen en opwekken) ervoor zorgt dat de zoutkristallen geleidelijk uit elkaar vallen. Dankzij een speciaal ontwikkeld zout-composiet is dit niet langer een probleem.

De ontwikkelaars zien de batterij vooral als een aanvulling op bijvoorbeeld warmtepompen en warmtenetten. Het kan helpen om de benodigde temperaturen te reguleren, zodat warmtepompen minder stroom vragen en warmtenetten ook van lagere temperaturen restwarmte gebruik kunnen maken. Als belangrijkste voordelen ten opzichte van een elektrische batterij noemen zij de lagere prijs, hogere opslagcapaciteit en dat er geen verlies optreedt.

Voorlopig nog onvoldoende opslagcapaciteit

De energietransitie naar zonnepanelen en windgeneratoren loopt vanuit twee kanten vast op het gebrek aan voldoende geschikte energieopslag. Er zijn enerzijds te weinig mogelijkheden om voldoende energie op te slaan voor een periode wanneer er vrijwel geen wind- of zonne-energie wordt opgewekt, terwijl er anderzijds steeds vaker onvoldoende netcapaciteit is om de geleverde stroom vanuit nieuwe zon- en windparken direct aan het net te voeden, terwijl deze dan niet lokaal kan worden bewaard voor een later moment.

In Nederland zijn er maar zo’n 400 huishoudens die over een elektrische batterij beschikken. Dit komt ook voor een groot deel door de huidige salderingsregeling, die het aantrekkelijker maakt om stroom terug te leveren aan het net, dan om deze zelf op te slaan. Daarnaast is de aanschaf van een batterij duur, en wordt deze relatief snel afgeschreven. Meer variabele energiekosten die het moment van gebruik direct doorrekenen in de prijs, kunnen het gebruik van batterijen interessanter maken.

Een nog grotere uitdaging dan het verduurzamen van de elektriciteitsvoorziening in Nederland, is het verduurzamen van de verwarming bij huishoudens. Verreweg de meeste energie die door huishoudens wordt gevraagd dient om de temperatuur in huis te verhogen en om water te verwarmen. Dit gebeurt voor het merendeel van de Nederlandse woningen nu nog met aardgas. Door het dichtdraaien van de gaskraan in Groningen, moet er in korte tijd overgestapt worden naar alternatieve warmtebronnen.

Warmtepompen en warmtenetten hebben ieder hun eigen voor- en nadelen. Warmtenetten vereisen voor de meest duurzame vormen van restwarmte een uitgebreide, en dure, isolering van de woning. Anders is hoge-temperatuur restwarmte nodig, die vooralsnog vooral met energiecentrales en afvalverbrandingsinstallaties opgewekt kan worden. Warmtepompen verbruiken elektriciteit, zodat bij het gelijktijdig inschakelen van warmtepompen bij alle huishoudens enorme pieken in de vraag naar stroom kunnen ontstaan, die dan wel beschikbaar moet zijn.

De warmtebatterij kan in beide gevallen bijspringen om de gevraagde warmte te leveren en/of de energievraag te verminderen, en om deze op te slaan op momenten dat de vraag naar deze warmte lager is. Of dit type batterij dé oplossing voor huishoudens gaat worden is nog afwachten, daar er meerdere technieken voor warmteopslag in ontwikkeling zijn.

, , , ,

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *