Een efficiënte batterij kan overtollige zonne- en windenergie opslaan of dienen als transportmiddel voor restwarmte van de industrie. Dat kan helpen bij het aardgasvrij verwarmen van woningen.

 

Onderzoekers van de TU Eindhoven, TNO en het spin-off bedrijfje Cellcius werken al jaren aan een goedkope en compacte warmtebatterij op basis van water en zout. Hiermee kan bijvoorbeeld restwarmte uit de industrie naar woningen worden getransporteerd zonder dat er onderweg warmte verloren gaat. De batterij is nu klaar voor de eerste praktijkproeven, meldt de TUe in een bericht op de website.

 

Zout met water

De warmtebatterij werkt volgens de al langer bekende thermochemische reactie van een zouthydraat met waterdamp, waarbij warmte vrijkomt. Hierbij nemen zoutkristallen water op en worden groter. De reactie kan worden omgedraaid door juist warmte toe te voegen en daarmee het zout weer te drogen. Deze tweede reactie kost evenveel warmte als de eerste reactie oplevert – het systeem is dus verliesvrij.

Tot vijf jaar geleden was een van de problemen met deze vorm van warmteopslag dat het zout niet lang goed bleef: na verloop van tijd ging het klonteren of viel het uit elkaar. In 2017 slaagden de onderzoekers er echter in een zoutcomposiet met de gewenste eigenschappen te ontwikkelen op basis van kaliumcarbonaat (K2CO3). Bij maandelijks laden en ontladen gaat het zoutcomposiet meer dan twintig jaar mee.

 

Apparaat

De andere uitdaging zat in het ontwikkelen van het apparaat waarbinnen de chemische reactie moest plaatsvinden en de batterij en de omgeving hun warmte dus konden uitwisselen. Uiteindelijk werd dat het closed-loop systeem dat hieronder op de foto te zien is, bestaande uit onder andere een warmtewisselaaar, een ketel met zoutdeeltjes, een verdamper/condensor en een ventilator.
 

Het ‘closed-loop systeem’ als basis voor de warmtebatterij. Lucht gaat rond dankzij een ventilator (midden onder). Koude, vochtige lucht komt in de ketel (wit, linksboven) waar de zoutdeeltjes in zitten, reageert met het zout en wordt warm. De warmtewisselaar (linksonder) haalt de warmte eruit, waarna de afgekoelde lucht in de condensor wederom vochtig wordt gemaakt en opnieuw naar de ketel kan. Dit proces kan ook omgekeerd plaatsvinden. Foto: Bart van Overbeeke, TNO

Die eerste versie is nu geoptimaliseerd voor de praktijk. Het uiteindelijk ontwerp bestaat uit losse modulen – heel veel aparte bakken met zout dus eigenlijk. Dat maakt het mogelijk indien gewenst slechts delen van de batterij te gebruiken. Een batterij ter grootte van een forse boekenkast bestaat uit zo’n dertig van zulke ‘lockers’, met elk een opslagcapaciteit van ruim tweehonderd kilowattuur. ‘Dat is vergelijkbaar met twee volgeladen Tesla’s’, zegt hoofdonderzoeker Olaf Adan van de TUe en TNO in het persbericht.

 

Testen

Bij de eerste testen, die later dit jaar van start gaan, worden warmtebatterijen van ongeveer zeventig kilowattuur in vier woningen geplaatst (twee in Eindhoven, één in Polen en één in Frankrijk) in combinatie met zonnepanelen en windmolens. De batterijen hebben dan als doel perioden van een paar dagen zonder zon of wind te overbruggen.

Daarnaast is er een proef in voorbereiding waarbij men de warmtebatterij gebruikt voor het transport van industriële restwarmte. Restwarmte van de Chemelot Campus in Sittard-Geleen zal dan worden getransporteerd naar vijftig woningen in de buurt.

Uiteindelijk hopen de onderzoekers dat de warmtebatterij een goed vervoersmiddel wordt voor  ‘warmteafval’ dat daarmee hergebruikt kan worden, en een oplossing gaat bieden voor het fluctuerende aanbod van hernieuwbare energie in woningen en gebouwen.

 

Openingsbeeld: Vincent van den Hoogen, via webbericht TUe