TNO ontwikkelt warmtebatterij op basis van het hydrateren van zouten

Er is behoefte aan opslagsystemen die een overschot aan warmte zomer kunnen opslaan en in de winter kunnen vrijmaken.
Die bestaan al. Warmte-Koude Opslag in de bodem is een voorbeeld, Ecovat in Uden doet het met grote watertanks en ook het Mijnwater-project in Heerlen is op dit gebied actief (zie ook Warmte in Brabant en het Mijnwaterproject )

“TNO is er, met Europese wetenschappelijke partners en bedrijven, als eerste in geslaagd een batterij te ontwikkelen die zonnewarmte in de zomer opslaat door middel van het hydrateren en dehydrateren van zouten. Het prototype is ontwikkeld en daarmee is een grote stap voor commerciële ontwikkeling gezet.” Zo begint een bericht van TNO (maart 2017) op zijn website www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/leefomgeving/buildings-infrastructures/energiepositieve-gebouwde-omgeving/warmtebatterij-doorbraak-opslag-duurzame-energie/ .

Ook op de website van TNO, maar gedateerd 16 sept 2016, staat een interview met Huub Keizers, programmamanager Energie in de bebouwde omgeving. Dit is te vinden op https://time.tno.nl/nl/artikelen/zomerwarmte-voor-in-de-winter/ . Dit interview legt aan leken in begrijpelijke taal uit hoe het systeem werkt.

— – – –
Zomerwarmte voor in de winter

1. Wat is een warmtebatterij?
“Zoals een gewone batterij stroom opslaat, zo slaat de warmtebatterij warmte op. Zo kan zomerwarmte worden opgeslagen om er winterkou mee te verdrijven. TNO werkt in het internationaal consortium MERITS aan de ontwikkeling van een prototype van een warmtebatterij, die geschikt is voor woningen.”

2. Hoe werkt het?
“Het hart van de warmtebatterij is een groot vat gevuld met zout. Voor de liefhebbers: bij het systeem van TNO gaat het om natriumsulfide, een materiaal dat goedkoop is en ruim voorradig. Laden en ontladen van de batterij gebeurt op basis van hydratatie. De warmte die de batterij inkomt, droogt het zout. Wanneer later water wordt toegevoegd, komt de warmte weer vrij. Dit heet thermochemische opslag. Het invangen van de warmte kan bijvoorbeeld met zonnecollectoren, zoals mensen ze nu al op hun huis hebben liggen. De warmte die weer uit de batterij komt, is te gebruiken om water in een boiler op te warmen. Het warme water kan dan worden gebruikt voor de centrale verwarming of als warm water.”

“Het hart van de warmtebatterij is een groot vat gevuld met zout. Voor de liefhebbers: bij het systeem van TNO gaat het om natriumsulfide, een materiaal dat goedkoop is en ruim voorradig. Laden en ontladen van de batterij gebeurt op basis van hydratatie. De warmte die de batterij inkomt, droogt het zout. Wanneer later water wordt toegevoegd, komt de warmte weer vrij. Dit heet thermochemische opslag. Het invangen van de warmte kan bijvoorbeeld met zonnecollectoren, zoals mensen ze nu al op hun huis hebben liggen. De warmte die weer uit de batterij komt, is te gebruiken om water in een boiler op te warmen. Het warme water kan dan worden gebruikt voor de centrale verwarming of als warm water.”

3. Waar is een warmtebatterij voor nodig?
“We werken aan een toekomst waarin huizen geen energie meer verbruiken, maar zelfs energie opleveren. Het gaat dan om goed geïsoleerde, prettig leefbare en gezonde huizen, die beschikken over systemen om energie op te wekken. Dat zijn bijvoorbeeld zonnepanelen voor stroom en zonnecollectoren voor warmte. Om een huis echt energieneutraal te maken, is de opslag van energie essentieel – ook over de seizoenen heen. Bij duurzame energie zijn vraag en aanbod namelijk niet goed op elkaar afgesteld: op zonnige zomerdagen is de productie hoog en het verbruik laag, op donkere winterdagen is dat omgekeerd. Met een warmtebatterij is het overschot van de zomer ’s winters in te zetten.”

4. Wat doet TNO?
“TNO is een van de deelnemers aan het Europese samenwerkingsproject MERITS. Doel van het project is het aantonen van de technische haalbaarheid van de warmtebatterij. Behalve wetenschappers en onderzoekers van instellingen als TNO werken er ook industriële partners en het MKB mee. Het projectteam heeft een prototype gebouwd, dat nu naar Nederland komt. De technologie werkt, nu gaat het om het marktrijp maken. De komende jaren werken TNO-onderzoekers aan de verfijning van het ontwerp. Er is nog een belangrijke slag te maken om het systeem compacter te maken. Bijvoorbeeld door de energiedichtheid van het zout te verhogen en de toe- en afvoer van warmte en vocht te verfijnen. Hoe beter je dat doet, hoe kleiner het systeem wordt. Ook de levensduur en stabiliteit zijn belangrijk: de module moet probleemloos honderden keren kunnen laden en ontladen. Het belangrijkste doel is nu om de warmtebatterij kleiner te maken, liefst tien keer zo compact. Met de huidige efficiëntie zou de warmtebatterij namelijk nog te groot zijn voor in huis. We willen toe naar maximaal drie kubieke meter, zodat de batterij bijvoorbeeld in een kelder of kruipruimte past.”

5. Hoe verhoudt de warmtebatterij zich tot andere vormen van energieopslag?
“De compactheid is een voordeel; het zout kan veel energie bevatten. Nu gebruiken tuinders waterbassins om restwarmte in op te slaan. Dat werkt ook, maar dan heb je grote volumes nodig. Een ander voordeel van de warmtebatterij is dat eenmaal opgeslagen warmte niet ‘weglekt’, wat bijvoorbeeld bij de opslag van warmte in warmwaterbassins en stroom in gewone batterijen wel gebeurt. Dat betekent dat de warmte maanden opgeslagen kan blijven. Er is markt voor allerlei vormen van energieopslag, de warmtebatterij is een van de kleuren op het palet. Energieopslag zal altijd maatwerk zijn: wat in het ene huis werkt, kan niet in een ander huis, of werkt alleen goed bij opschaling naar wijkniveau.  (…)

6. Wanneer is de warmtebatterij te koop?
“We hopen over zes jaar een product op de markt te hebben voor ‘early adopters’. Het is echter nog te vroeg om te praten over de terugverdientijd van de warmtebatterij. Dat hangt van zoveel factoren af. Maar het is duidelijk dat de prijs dusdanig moet zijn, dat het voor huiseigenaren interessant is. De verdere ontwikkeling van de warmtebatterij van TNO gebeurt onder andere binnen het Meerjarenplan Compacte Conversie en Opslag en het Europese project CREATE. TNO stopt dus veel energie in de warmtebatterij, om die – geheel in stijl – later terug te zien in een vernieuwende technologie voor de bouw- en energiemarkt.”

– – – – – –

Warmtebatterij TNO

Enkele punten van commentaar van mijn kant. (zie ook Warmte in Brabant en het Mijnwaterproject )

Zoals Keizers terecht zegt, zijn er verschillende vormen van seizoenoverstijgende vormen van warmteopslag, en is maatwerk nodig. Ik doe dan ook geen uitspraak over de kansen en bedreigingen van de ene opslagvorm versus de andere.

TNO streeft er naar het systeem onder de 3m3 te krijgen (maar dat is het nog niet), maar zelfs 3 kuub is voor een individuele woning al veel. Bovendien komen er waarschijnlijk extra voorzieningen bij, bijvoorbeeld aanvullende verwarming voor tapwater.
In een nieuwbouwwoning kan men misschien nog om een tank van 3 kuub  heen bouwen (plus toebehoren), maar ik zie in een bestaande woning nog niet zo’n tank geïnstalleerd. Bovendien is het de vraag hoeveel dat allemaal kost.
Keizers zegt dan ook terecht dat het systeem mogelijk alleen werkt bij opschaling tot wijkniveau. Het zou dan een rol kunnen spelen bij een stadsverwarmingssysteem.
Ik zie dit verhaal als de zoveelste aanwijzing dat de verduurzaming van de bestaande woningbouw om nieuwe vormen van centrale warmtelevering zal gaan vragen.

De container op de afbeelding, waarin TNO zijn opslagtanks ondergebracht heeft, wordt verwarmd met een zonnecollector. Die wijze van verwarming is echter niet essentieel voor het project. Elke warmtebron kan ingezet worden, bijv. ook geothermie, restwarmte van bedrijven, overtollige elektriciteit uit PV-systemen, enz. Dat maakt de bruikbaarheid van het systeem groter.

Thermochemische opslag van warmte (TNO), gebaseerd op CaCl2 . De afbeelding is downloadbaar op de eerste van bovenstaande websites (onderaan).

6 thoughts on “TNO ontwikkelt warmtebatterij op basis van het hydrateren van zouten”

  1. Waarom opslag in een ton, en niet in een geïsoleerde zak van een hitte bestendig hoogwaardig materiaal?
    Kruipruimtes zijn vaak heel groot, woning 50-100 m2, daar kan je aardig wat kuub uithalen ook al gebruik je de helft van de hoogte. Kleiner maken van het hele systeem is dan niet zo nodig. Bij winkels is nog veel meer ruimte beschikbaar.
    (Ik ben in milieu geïnteresseerd winkelier).

    1. Ik zou niet weten wat het antwoord is, behalve dat niet iedereen een kruipruimte heeft.

      Stuur maar een brief naar TNO,misschien kunnen ze er iets mee.

  2. Geachte lezer
    Ik heb een belangrijke vraag. Wij wonen op Curaçao en langzaam aan groeit ook hier het besef dat we over moeten naar duurzame energiebronnen.
    Nu heb ik uw artikel gelezen over de ontwikkeling van: “TNO ontwikkelt warmtebatterij op basis van het hydrateren van zouten
    Mijn vraag is of het mogelijk is deze opgeslagen warmte relatief makkelijk en duurzaam om te zetten in electrische energie waarmee wij op Curaçao ons water en huis zouden kunnen koele!!!!

    1. Geachte mevrouw Criens, beste Mirjam

      het is niet mogelijk om deze opgeslagen warmte relatief makkelijk en duurzaam in elektriciteit om te zetten. Om warmte in elektriciteit om te zetten is een temperatuurVERSCHIL nodig en dat is hier klein.
      Het systeem is ontworpen om warmte op te slaan en af te geven.

      Als u op Curacao zelf elektriciteit wilt opwekken, bestaan daartoe logischer methodes, namelijk met zonnepanelen en (waarschijnlijk alleen in collectief verband) met windenergie. Ik ben nooit op Curacao geweest, maar het lijkt me een situatie die zich hier prima voor leent.
      Zowel wind als zon zijn technisch ruimschoots voldoende ontwikkeld en worden grootschalig aangeboden. Daardoor worden ze steeds goedkoper. U bent hier waarschijnlijk het beste mee af.

      1. Beste Bernard
        Mijn wel gemeende excuses voor dit misverstand. Er zijn inderdaad door mij twee dingen door elkaar gehaald.
        Ik begreep niet zo snel wie er nu antwoord had gegeven.

        Het punt is dat ik mij afvroeg of er andere manieren van zonne-en windenergie opslag bestaan dan dmv accu’s.
        Curaçao staat nog erg in de kinderschoenen wat betreft duurzame energie vormen. Zonnepanelen worden door de overheid niet aangemoedigd omdat dit ten koste gaat van de elektriciteit centrale (Dus werkgelegenheid) en de olie industrie(de Isla die zeer ouderwets is en dus zeer vervuilend, maar ook werkgelegenheid biedt).
        Wij hebben een aantal windmolens maar dat is gering.
        Er komt nu vanuit de bevolking toch een steeds grotere beweging opgang voor duurzame energie vormen.
        Er zijn echter altijd mensen met tegen argumenten en dat was ondermeer het gebruik van accu’s die een beperkte levensduur hebben en daarna op hun beurt weer vervuilend zijn.
        Ik had over uw onderzoek gelezen en vroeg mij dus af als je warmte in zout op kunt slaan of dit ook omkeerbaar is. Helaas is dat niet zo begrijp ik.
        Ik wil u heel Hartelijk danken voor uw reactie.
        Heeft u tips voor grootschalige zonne-energie en de opslag van deze energie houd ik me aanbevolen.
        We willen proberen vanuit particulier initiatief iets op te zetten. De overheid doet hier nauwelijks wat en stimuleert geen particulier aanschaf van zonnepanelen.
        Met vriendelijke groet
        Mirjam Criens

        1. Geachte mevrouw Criens, beste Mirjam.

          het was wel komisch om over een warmtebatterij te schrijven en een goldern retriver-pup terug aangeboden te krijgen.

          Ter zake.

          Ik ben nooit op Curacao geweest en ken de omstandigheden daar alleen maar uit de krant. Ik ga u dus geen gedetailleerd advies geven. Bovendien ben ik geen professional.

          Als een individueel huishouden in Nederland energie wil opslaan, kan dat op dit moment alleen maar met een accu, zoals de Power Wall van Tesla. In Nederland loont dat niet echt, omdat het elektriciteitsnet zo goed is dat je op dit moment net zo goed de stroom kunt terugleveren. Mogelijk is dat op Curacao anders.
          Een groep huishoudens heeft meer mogelijkheden, zoals een collectieve opslag of een gezamenlijke windturbine.
          Er zijn wel andere vormen van opslag, zoals de productie van waterstof, maar dan zit je al gauw in inrichtingen op industriele schaal.

          In Nederland bestaat een goede recycling voor oude accu’s bij Accu Recycling Nederland (ARN). Accu’s, die niet goed genoeg meer zijn voor elektrische auto’s, zijn vaak nog wel goed genoeg voor statische opslag in woonwijken. Kijk maar eens op https://arn.nl/news/batterij-elektrische-auto-mag-officieel-tweede-leven-krijgen-2/ . Bij ons in Etten-Leur loopt een proef van netbeheerder Enexis ( https://www.bjmgerard.nl/?p=1323 ).

          Wat u zou kunnen overwegen is om te doen wat ook in veel nederlandse steden gebeurt, namelijk een energiecoöperatie oprichten en professioneel advies vragen. Je zou naar de site van de Nederlandse Vereniging Duurzame Energie kunnen gaan ( http://www.nvde.nl/ ) of naar Milieucentraal ( https://www.milieucentraal.nl/ ) of naar Hier Opgewekt ( http://www.hieropgewekt.nl ).

          Met vriendelijke groeten

          Bernard Gerard

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.