TNO demonstreert warmtebatterij

De batterij kan bij zomerse temperaturen overtollige warmte opslaan en die in de winter vrijgeven. TNO demonstreert komende week zo’n batterij die gebruik maakt van wateropname door zout.

Warmte is een van de grote energievragers van woningen. Daarom wordt er gezocht naar methoden om de warmte die in de zomer vaak overtollig aanwezig is met een warmtebatterij op te slaan voor gebruik in de winter. Vooral thermochemische opslag scoort daarbij hoog omdat de warmte die bij de chemische reactie wordt opgeslagen, bij het ongedaan maken ervan weer volledig vrijkomt. Er treden dus geen energieverliezen in de tijd op, zoals bij warmteopslag in een watervat. Daarnaast kan deze methode per volume relatief veel energie opslaan.

De batterij gebruikt het zout natriumsulfide als opslagmedium. Warmte kan dat zout drogen. Neemt het zout weer water op, dan komt die warmte weer volledig vrij.

De batterij, die is ontwikkeld in het kader van het Europese MERITS-programmastaat, is de afgelopen maanden getest in de Poolse hoofdstad Warschau. De warmtebatterij moest een kleine kamer op temperatuur houden en voor warm tapwater zorgen.

Natriumsulfide

‘We hadden pech dat het in april, toen we met testen begonnen, in Warschau extreem warm was. Dus we hadden slechts een geringe warmtevraag aan de batterij’, zegt ir. Christophe Hoegaerts, senior projectmanager van TNO en coördinator van het Europese project.

Vanwaar de keus voor natriumsulfide? ‘Dat heeft een aantal voordelen. De opslagdichtheid is ruim tien keer beter dan die van water, het materiaal is goedkoop en de reactie verloopt in een temperatuurgebied dat goed past bij een woning die bijvoorbeeld is voorzien van een zonneboiler.’

De warmtebatterij bestaat uit twee compartimenten: de ene bevat water, de andere het zout. ‘Is er een overschot aan warmte dan voeren we die via warmtewisselaars toe aan het zout dat daardoor droogt. Het vrijkomende water condenseert in de watertank. Om warmte vrij te maken wordt het water weer aan het zout toegevoegd. ‘Dat doen we in de vorm van waterdamp. En omdat het zout zich in vacuüm bevindt, verloopt die verdamping heel gemakkelijk.’

Het gebruik van natriumsulfide heeft ook zijn schaduwkanten. ‘Het is behoorlijk corrosief waardoor gassen ontstaan die we in het vacuüm niet willen. Om dat te voorkomen hebben we een speciale coating ontwikkeld.’  Tijdens de test is op geen enkele manier iets van corrosie gebleken. ‘Het vacuüm bleef goed.’

Stabiliteit

Een ander punt van zorg is de structurele stabiliteit van het zout. ‘Een grote klomp nat zout doet de batterijwerking geen goed.’ Toevoeging van additieven en een speciale opbouw moeten ervoor zorgen dat de batterij gedurende dertig jaar zijn laad en ontlaadcycli kan doorlopen. Tijdens de test zijn tien laad- en ontlaadcycli doorlopen. ‘Het zout gedroeg zich geheel naar wens.’

Na de demonstratie aan publiek en pers komende week volgen er nieuwe tests. ‘Die gaan langer duren, denk aan 30 laad- en ontlaadcycli. En misschien gaan we de reactor daarna wel uit elkaar halen om te zien hoe het er voor staat.’

De batterij heeft een warmtecapaciteit van 0,5 GJ. ‘Nieuwbouwwoningen kunnen in 2020 toe met een hoeveelheid warmte van grofweg 10 GJ.’ De batterij heeft, inclusief de ruimte die nodig is voor warmtewisselaars en additieven, een opslagdichtheid tussen de 0,2 en 0,3 GJ/m³. ‘Inmiddels zijn we al weer verder en hebben we de opslagcapaciteit per m³  weten te verdubbelen door gebruik van een nieuwe toevoegstof. We vragen daar nu een patent op aan. Daarnaast kijken we naar het reactorontwerp.’(FB)

www.merits.eu