Batterij slaat energie op in beton
Onlangs is een warmtebatterij geproduceerd waarbij beton dient als opslagmedium. Deze methode is vooral geschikt voor hoge-temperatuurwarmte tot 450 °C.
Van ons totale energiegebruik wordt bijna de helft ingezet voor het produceren van warmte, waarvan een flink deel heter wordt dan 100 °C. Die warmte wordt meestal geproduceerd door het verbranden van aardgas; in de toekomst zou dat ook kunnen met groen gas, waterstof of kernenergie. Maar voor de flexibiliteit van de warmteproductie is het dan wel gewenst om over buffers te beschikken.
De warmtebatterij van het Noorse EnergyNest maakt die opslag mogelijk, en wel van warmte tot zo’n 450 °C. Onlangs werd bij de betonfabriek van Mebin een prototype van zo’n batterij geproduceerd. Een functionerend testexemplaar van de warmtebatterij staat al in de modelstad Masdar City in Abu Dhabi. Deze heeft een capaciteit van zo’n 400 kWh.
Veredelde vloerverwarming
Het idee achter de batterij is simpel. Leg in beton een netwerk van leidingen, voer daar hete vloeistof doorheen om het beton op te warmen, en laat het beton op zijn beurt koele vloeistof opwarmen als een warmte weer nodig is.
Maar dan is er de praktische uitvoering. Hoe zorg je dat de overdracht van warmte zo efficiënt mogelijk verloopt? En als het beton temperaturen van zo’n 450 °C moet aankunnen, hoe voorkom je dan problemen bij het uitzetten en krimpen van het materiaal?
Al engineerend kwam EnergyNest uit op een ontwerp waarbij het beton wordt gegoten in buizen die bestand zijn tegen enige rek en krimp. Elke eenheid ter grootte van een 20-voets container telt 63 van die buizen, die in de lengte tegen elkaar aan liggen. In totaal gaat daar zo’n 16 tot 17 m3 kuub beton in. Voordat het beton wordt gegoten, zitten er in de buizen vier leidingen voor de aan- en afvoer van de hete of op te warmen vloeistof.
Heatcrete
Het beton is niet van gewone samenstelling, maar speciaal ontwikkeld voor het bewaren van warmte, en kreeg de toepasselijke naam Heatcrete. Het is ontwikkeld door Heidelbergcement, tevens de eigenaar van Mebin.
‘Aan het beton worden wel heel bijzondere eisen gesteld’, zegt productmanager Walter Speelman van Mebin. ‘Er mogen bij een temperatuurwisseling van zo’n 450 °C geen krimpscheuren ontstaan. En wanneer het beton wordt gegoten, moet de waterbalans zo zijn afgestemd dat er geen poriën in het beton ontstaan.’ Volgens Speelman heeft het moederbedrijf vijf jaar aan het beton gewerkt.
Het materiaal van de leidingen die in het beton ingaan, is dusdanig gekozen dat de uitzettingscoëfficiënt vrijwel gelijk is aan die van het Heatcrete-beton. ‘De warmteoverdracht blijft over het hele temperatuurtraject goed.’
Eenvoudig schaalbaar
Met de constructie in een container is de warmtebatterij eenvoudig schaalbaar: een kwestie van containers naast en op elkaar zetten, en leidingen koppelen. De capaciteit kan zo variëren van enkele MWh voor een enkele container tot meerdere GWh voor een groot complex.
Om warmteverliezen te voorkomen, is de container waarin de constructie met de buizen komt geïsoleerd. Volgens EnergyNest is het verlies per dag zo’n 2 %. De opslag is dan ook bedoeld voor kortere perioden, tot een week. De responstijd van de warmtebatterij is in de orde van grootte van minuten tot een uur, afhankelijk van de te leveren capaciteit.
Mebin heeft voorkeurslocatie
De keuze voor de productielocatie van Mebin in Europoort Rotterdam is geen toeval. Speelman: ‘De batterij in Abu Dhabi is gemaakt door grondstoffen via big bags naar Masdar City te vervoeren om vervolgens ter plekke met een mobiele installatie het beton te produceren. Geen methode om blijvend te herhalen. Dus EnergyNest was op zoek naar een geschikte productielocatie. En vanuit Rotterdam is er de infrastructuur om de hele wereld te bedienen.
More articles
