We maken wereldwijd steeds meer gebruik van duurzame energie. De International Energy Agency voorspelt dat tegen het einde van 2023, zo’n 33 procent van de wereldwijde stroomvoorziening opgewekt wordt door onder andere zonnepanelen. Goede zaak zou je zeggen -vorig jaar waren renewables wereldwijd goed voor zo’n 26 procent van het totaal (bron). Maar deze groei brengt ook problemen met zich mee: het netwerk is niet bestand tegen de grote pieken energie die ontstaan, als iedereen zonnepanelen op zijn dak legt. En waar laat je energie-overschotten die nodig zijn als de zon niet schijnt? (of de wind stilvalt?)
Energie kan behalve als elektriciteit ook worden opgeslagen als warmte. En dat is precies waar Olaf Adan onderzoek naar doet. Adan is naast hoogleraar technische natuurkunde aan de TU/e ook bij TNO bezig. Hier is Adan verantwoordelijk voor een team dat onderzoekt welke materialen het best geschikt zijn voor energie-opslag.
Twee weken douchen
Een van die materialen is zout. “Door het zout nat te maken ontstaat een chemische reactie, waardoor het water in het zout wordt opgenomen en een soort kristal ontstaat. Hierbij ontstaat warmte”, legt Adan uit voor de demo-opstelling. De batterij kan worden aangesloten aan een warmtepomp om het systeem te ontlasten, maar kan ook worden gebruikt als cv-ketel. “Het slaat genoeg warmte op waarmee een gezin twee weken kan douchen”, legt Adan uit. Dan lachend: “Behalve als je puberende kinderen hebt, dan ben je er zo doorheen.”
Maar dat moet niet zo’n probleem zijn, daar is Adan van overtuigd: “We zijn inmiddels zo ver dat de reactie behoorlijk stabiel is. Het is mogelijk om de batterij langdurig te laden en te ontladen, zonder al teveel energieverlies. Wanneer je eens per maand het systeem laadt of ontlaadt, gaat het zo’n twintig jaar mee.” Om dit mogelijk te maken was veel onderzoek nodig. Zo’n acht jaar houden verschillende afstudeerders en promovendi bij de TU/e zich hier al mee bezig. En van hen is Pim Donkers, die na zijn afstuderen bij de TU/e bij TNO aan de slag ging om dit concept te vertalen in een werkende machine.
Zoeken naar het juiste recept
“Het is een veelbelovende techniek”, legt Donkers uit. “Maar er zijn nog wel dingen waar we tegen aanlopen, dit moeten we oplossen. Dan kunnen we gaan opschalen.” Adan vult hem aan: “In theorie kunnen we tien keer meer warmte in het zout opslaan dan je in dezelfde hoeveelheid water kunt opslaan. Maar dan moet dit wel efficiënt gebeuren.” Daar is het team onder leiding van Adan de afgelopen tijd mee bezig geweest. Het was constant zoeken naar het juiste ‘recept’. Adan: “Je wilt natuurlijk een zout dat zoveel mogelijk warmte kan opnemen. Tegelijkertijd wil je een snelle reactie die meteen warmte afgeeft. En dat moet heel vaak achter elkaar goed blijven gaan. Een composiet van kaliumcarbonaat blijkt hiervoor goed geschikt. Bovendien is het relatief makkelijk en goedkoop te produceren. Ook is het veilig, het zit in allerlei voedingsmiddelen.”
Verwarmen in de winter en koelen in de zomer
Het systeem werkt als volgt, Donkers wijst naar het huzarenstukje van het apparaat: het reactorvat. Ook dit was een flinke puzzel, want welk materiaal gebruik je? Hoeveel druk heb je nodig? En hoeveel zout voeg je toe? “We durven wel te zeggen dat we hier ondertussen een heleboel vanaf weten”, doelt Donkers op de lange ontwikkeltijd. In het reactorvat slaat het zout warmte op of geeft het warmte af. “Het hangt ervanaf wat je doel is. Wil je een huis koelen in de zomer? Of verwarmen in de winter?”, aldus Donkers.
Een verdamper voegt water toe aan lucht die wordt rondgepompt, hierdoor komt er warmte vrij dat huishoudens kunnen gebruiken, om te douchen bijvoorbeeld. Andersom werkt het ook: wanneer energie uit bijvoorbeeld zonnecollectoren wordt gebruikt om het zout te drogen, wordt deze energie opgeslagen in het zout. Hiermee is het systeem prima te gebruiken in combinatie met een warmtepomp: “Als er bijvoorbeeld minder energie van de zon komt in de winter, haalt een warmtepomp nu energie uit het stopcontact. Met de warmtebatterij kan deze periode worden overbrugd”, weet Donkers.
Product op de markt
Het is de bedoeling dat de warmtebatterij binnen enkele jaren op de markt is. Voor het eind van het jaar is het de bedoeling dat het prototype ook in de praktijk getest gaat worden, mogelijk met steun van de EU. Nu is het systeem nog relatief duur: tussen de vijf en tienduizend euro, afhankelijk van de capaciteit. Maar dat zal snel goedkoper worden. En zo weten de onderzoekers: “Stroom in de piekuren wordt duurder, het scheelt behoorlijk als je die periode kunt overbruggen. Op die manier verdient het systeem zich snel terug.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
