LADEN...

Typ om te zoeken

De warmtebatterij, een oplossing voor het gastekort?

Share

De warmtebatterij is in staat om op een goedkope manier veel zonne-energie op te slaan in de vorm van warmte. Kan de warmtebatterij meehelpen om het warmtetekort in de winter te verminderen?

Zonnevijver

Een zonnevijver is een voorbeeld van en warmtebatterij. Het is een vijver waarvan de bodem bekleed is met een donker materiaal dat zonlicht absorbeert. Een zonnevijver bestaat uit twee lagen: een zoute laag onder, en een veel minder zoute laag boven. De zonnevijver maakt gebruik van het principe dat zout water zwaarder is dan zoet water. Dus een laag voldoende zout water zal, zolang deze niet mengt met zoet water, altijd onderaan blijven. Hoe heet deze ook wordt.

Als de zon in de vijver schijnt, warmt het diepe zoute water op. Anders dan in een gewone vijver, kan de warmte niet ontsnappen via opstijgend warm water. Deze blijft dus rond de bodem hangen. De warmte onderaan kan oplopen tot negentig graden Celsius. Ruim genoeg voor een warme douche dus.

Zonnevijver als warmtebatterij

Nu is het probleem in Nederland dat er in de winter veel minder zonlicht is dan in de zomer. In december is er gemiddeld 10% van de hoeveelheid zonnestraling in de zomer. Maar juist in december, januari, februari en maart hebben we warmte nodig. Terwijl we in de zomer juist te veel hebben. Daarom zijn mensen aan het nadenken over de vraag wat er nodig is om een warmtebatterij te bouwen. Water is het meest effectieve materiaal dat we kennen om warmte vast te houden. Wat als we warm water uit de zomer zouden kunnen bewaren en in de winter konden gebruiken?

Dit idee is minder gek dan het klinkt. Warmteverlies vindt plaats door de oppervlakte, terwijl de inhoud bepaalt hoeveel warmte de batterij kan opslaan. Eén kubieke meter in de vorm van een kubus heeft 6 vierkante meter oppervlak. Een kubieke decameter heeft een inhoud van 1000 kubieke meter, terwijl de oppervlakte 600 vierkante meter is. Tien keer zo weinig oppervlakte dus per kubieke meter. Als we deze warmtebatterij ook nog eens extra goed isoleren, koelt deze nauwelijks af.

Om een huis warm te stoken, gebruikt een huishouden iets van 1250 kubieke meter aardgas per jaar. Omgerekend: 4,5 gigajoule. Dat is voldoende om rond de 250 kuub koud water van tien graden op te warmen tot 50 graden (de temperatuur van de cv). Dat is een groot binnenzwembad.

Als we dus 250 kubieke meter water van 50 graden van de zomer naar de winter konden verplaatsen, kan een familie van het gas af. In principe zou dit met een diepe, goed geïsoleerde zonnevijver van 10 x 10 x 2,5 meter zeker kunnen. Of een zwembad.

Maar weinig mensen hebben natuurlijk een villa met een groot zwembad. En de mensen die een zwembad hebben, gaan er natuurlijk liever in zwemmen, dan er warmte in op te slaan. Dus hebben we een compactere oplossing nodig. En die heeft TNO gevonden.

De zoute warmtebatterij van het Nederlandse TNO

Warmtebatterij diagram
De werking van de warmtebatterij, zoals ontwikkeld door de Technische Universiteit Eindhoven en TNO. Bron: TU/e

Dit prototype slaat tien keer zoveel energie op per kilo als een lithium ion batterij.

Het TNO-project MERITS, nu overgenomen door TNO zelf, heeft samen met de TU Eindhoven, een manier gevonden om warmte-energie nog compacter op te slaan. En wel door gebruik te maken van zout, kaliumcarbonaat om precies te zijn. Kaliumcarbonaat wordt heet als het water opneemt. Het kost weer veel warmte om het water uit het kaliumcarbonaat te wringen.

Dus als je de zonne-energie in de zomer zou gebruiken om kaliumcarbonaat uit te drogen, en in de winter er weer warmte mee opwekt, heb je een bruikbare, compacte warmtebatterij. TNO heeft hier een prototype van gebouwd.

Een systeem zo groot als een koelkast, kan een gezin voor twee weken van warmte voorzien. Dit systeem is ook nog eens veel goedkoper dan de bestaande, veel duurdere, lithium-ionbatterijen.

De winter duurt natuurlijk langer dan twee weken. Maar meestal is er na die twee weken weer een piek in goedkope windstroom. Een goede oplossing dus, in onze worsteling om onafhankelijk van fossiel te worden. Als deze kleine, compacte batterijen in elk huishouden komen te staan, kunnen we schommelingen in het elektriciteitsaanbod dempen. Op dit moment kan ons net dat niet meer aan, en dreigt er in bijvoorbeeld Utrecht een overbelasting van het netwerk.

Lees ook ons eerdere artikel over opslag van groene energie.

Volgende