Hoe is duurzame energie op te slaan voor later? Een nieuwe optie is het opslaan van warmte in gesteente, bedacht door uitvinder Cees van Nimwegen. 

Het Centralized Electricity Storage And Recovery-systeem (CESAR) van elektrotechnisch ingenieur en uitvinder Van Nimwegen (75) kan duurzame energie uit wind en zon uren, weken, en zelfs seizoenen lang opslaan. De gegenereerde elektriciteit wordt in een vat vol basalt als warmte opgeslagen en bij behoefte weer als warmte afgegeven.

In dit simpele en relatief goedkope systeem wordt elektriciteit via geleidende metalen buizen omgezet in warmte. De buizen liggen in meerdere lagen in een goed geïsoleerd vat vol basalt. Zij geven de hitte aan het basalt af. De massa stenen kan tot 500 graden Celsius worden verhit.


Buizen

Vervolgens kan deze warmte bij behoefte aan het basalt worden onttrokken door lucht door de buizen te pompen. De buizen functioneren dus eveneens als warmtewisselaar. De hete lucht kan direct in een warmtenet gaan.

Het is ook mogelijk om bij grootschalige toepassing de warmte via een stoomgenerator en turbine in elektriciteit om te zetten. CESAR biedt een oplossing om het fluctuerend aanbod van zonne- en windstroom aan de eveneens fluctuerende vraag aan te passen.
 


Proefinstallatie

De eerste 'basaltaccu', zoals Van Nimwegen zijn geesteskind het liefst omschrijft, staat als proefinstallatie in het Brabantse Sint Oedenrode bij boerderij de Gasthuishoeve. Het is een veertig kubieke meter grote container voor de buizen en basalt, ingepakt in een dikke huid steenwol. Van Nimwegen heeft de installatie zelf bekostigd. Hij wilde de eenvoud van het systeem demonstreren, en vooral laten zien dat zijn gepatenteerd systeem ook werkt. Bij de lancering in het najaar van 2019 was er veel belangstelling van wethouders en collega-ingenieurs, maar ook van particulieren en investeerders.

Van Nimwegen ontvangt veel aanvragen, 'maar de besluitvorming bij gemeenten en grote bedrijven verloopt allemaal zo traag.' Er staan twee installaties alvast in de planning. Aan de overkant van de Gasthuishoeve komen twintig apartementen. Zij zullen worden verwarmd met een CESAR-systeem dat tien maal groter wordt dan de proefopstelling: een silo van vierhonderd kubieke meter, met een opslagcapaciteit van 80.000 kilowattuur.


Nieuwbouwwoningen

De tweede installatie wordt geïntegreerd in een cluster nieuwbouwwoningen in de gemeente Boekel. Bouwbegin is na de winter. Die krijgt een capaciteit van 160.000 kilowattuur om de centrale verwarming van 36 huishoudens (zie filmpje) te verzorgen. De elektrische voeding voor deze CESAR komt van achthonderd zonnepanelen die op de daken van de huizen en de carports worden aangebracht.

Hoe groot de basaltaccu wordt, hangt van de laatste proeven af die Van Nimwegen aan het uitvoeren is. Hij wil het basalt met ongeveer 20 procent magnetiet bijmengen. Dat maakt de accu wel een stuk duurder, want de grondstof is duurder dan basalt, maar het zwaardere mengsel laat per kubieke meter meer warmteopslag toe. Voordeel is wel dat de accu kleiner kan uitvallen, 500 tot 600 kubieke meter in plaats van 800 kubieke meter met alleen basalt. Dat scheelt in ieder geval in de bouwkosten.


CO2-vrij 

Het CESAR-systeem is volledig CO2-vrij wanneer de input energie van duurzame bronnen komt. Het principe berust op drie elementen: basalt, staal en steenwol. De opslagcapaciteit is tweehonderd kilowattuur per kubieke meter basalt. De standtijd is langer dan een jaar. Na een half jaar is nog 80 procent van de warmte in het systeem. De kosten zijn laag, afhankelijk van de grootte van het systeem komt Van Nimwegen op 0,02 euro per kilowattuur.

Kortom, het is, volgens de uitvinder, een technisch eenvoudig systeem met een hoog rendement. Simpel gezegd laadt de batterij zich 's zomers op; 's winters wordt hij ontladen. Hij hoopt dan ook dat het brede toepassing zal vinden. 'Niet vanwege de centjes', benadrukt de innovatieve senior, 'maar voor het milieu'. Iedereen mag zijn uitvinding gebruiken.


Tekst: Judith Stalpers