Volledig scherm
Professor Olaf Adan bij de ontworpen warmtebatterij. © Jean Pierre Reijnen

Superbatterij kan duurzame energie in huis omzetten in warmte

Wetenschappers vinden steeds betere oplossingen voor het grootste probleem rond duurzame energie in huis. Wind- en zonne-energie bleken de laatste jaren erg moeilijk op te slaan voor momenten waarop de zon niet schijnt of het nauwelijks waait. In Nederland is nu een warmtebatterij op basis van zout ontwikkeld, waarin energie kan worden bewaard.

Volledig scherm
De onderzoeksreactor van de TU Eindhoven en TNO. © Bart van Overbeeke

Professor Olaf Adan, leider van een team van twintig onderzoekers dat al tien jaar aan de batterij werkt, noemt het de eerste echte warmtebatterij voor in huis: compact, verliesvrij, stabiel en betaalbaar. ,,Met deze uitvinding lopen we internationaal voorop. Ik ben ervan overtuigd dat dit een van de doorbraken is waar Nederland en heel veel andere landen op zitten te wachten.”

De warmtebatterij is ontwikkeld door de Technische Universiteit Eindhoven en de Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO). Ze maakt gebruik van een chemische reactie tussen zout en waterdamp. Met de ontwikkelde methode kun je per woning of huizenblok efficiënte warmteopslag mogelijk maken.

Energie-opslag is noodzakelijk als de opwekking over een aantal jaar volledig duurzaam is. Zo is er tijdelijk een groot aanbod (veel zon en wind) en tijdelijk een grote vraag (bijvoorbeeld de avondpiek). Opslag is nodig om die pieken op te vangen. 

Verwarmen en koelen

De meeste batterijen slaan elektriciteit op en geven ook weer elektriciteit af. De Eindhovense batterij houdt warmte vast en kan opgeladen worden met warmte (bijvoorbeeld restwarmte of bodemwarmte) óf via elektrische energie (van zon of wind). 

Dat geeft een aantal voordelen, legt professor Adan uit. De Eindhovense batterij is tien tot vijftien keer zo goedkoop als die van vooraanstaande elektrische batterijproducenten als Tesla, LG en Samsung. Er kan in hetzelfde volume ook twee keer zoveel energie worden opgeslagen en de batterij houdt de energie beter vast. Als het uiteindelijke product de maat van een koelkast heeft, kan een gezin er twee weken warm van douchen. ,,Dat is precies de periode die we in Nederland moeten overbruggen omdat we soms een tekort aan zonne- en windenergie hebben”, aldus Adan.

Quote

Ze kan de prestaties verbeteren van een warmtepomp en als we haar verder doorontwik­ke­len, is het ook mogelijk dat ze woningen gaat koelen

Professor Olaf Odan, uitvinder warmtebatterij, TNO/TU Eindhoven

De batterij is dus bedoeld voor warm water en verwarmingen, niet om het licht aan en uit te doen. Ze zou wel op andere systemen kunnen worden aangesloten. Op de zonnecollectoren van het dak bijvoorbeeld, of aan het gewone stroomnet.

,,Ze kan de prestaties verbeteren van een warmtepomp en als we haar verder doorontwikkelen, is het ook mogelijk dat ze woningen gaat koelen. Zeker met het veranderende klimaat zorgt dat voor een enorme marktpotentie.”

Nog niet kiezen

Peeeks, het dochterbedrijf van energiereus Eneco dat zich onder meer bezighoudt met thuisbatterijen, kijkt met veel interesse naar de ontwikkelde warmtebatterij. Toch is het volgens Dirk-Jan Middelkoop van Peeeks nog maar de vraag of dit dé doorbraak is. ,,Er zijn ontzettend veel partijen bezig met het oplossen van het vraagstuk energie-opslag. Voor de opslag in zout zijn al verschillende producten op de markt. Volgens mij zijn we nog niet bij het moment gekomen dat we kunnen kiezen welke techniek voor het grote publiek het meest interessant is.”

Ook Wim Haije, onderzoeker bij de Technische Universiteit Delft en gespecialiseerd in warmteopslag, is voorzichtig positief. ,,Ik heb vijftien jaar geleden al eens onderzoek gedaan naar dit principe. Het lukte ons toen niet om het juiste zout te vinden, maar de belangrijkste reden dat we zijn gestopt met zoeken is omdat niemand interesse had in het concept omdat het te duur was. We konden toch gewoon gas gebruiken voor de verwarming? Je ziet dat die opinie is gekanteld en daardoor zou het nu wél kans kunnen maken.”

Quote

Er is in Nederland nu nog maar een groep van zo’n vierhon­derd huishou­dens die een elektri­sche batterij in huis heeft om stroom in op te slaan

Dirk-Jan Middelkoop, Peeeks
Volledig scherm
© foto: Bart van Overbeeke

Dat de thuisbatterij nog geen bekend fenomeen is, heeft met Nederlandse regels te maken, weet Dirk-Jan Middelkoop van Peeeks. ,,Er is in Nederland nu nog maar een groep van zo’n vierhonderd huishoudens die een elektrische batterij in huis heeft om stroom in op te slaan. Dat heeft met onze salderingsregeling te maken. Die is uniek in Europa. Wie in Nederland te veel energie produceert, bijvoorbeeld met zonnepanelen, levert die hoeveelheid terug aan het net. Het net is dus de batterij, zou je kunnen zeggen. Daar krijg je geld voor, nog tot 2023, en dan wordt het geleidelijk afgebouwd. Het zelf opslaan van stroom is daardoor nog niet aantrekkelijk. In andere landen komt het veel vaker voor.” 

Volgens Olaf Adan gaat dat snel veranderen. ,,De energieopwekking in de zonneweiden op sommige plekken in Nederland loopt al tegen de grenzen aan: het net kan het niet meer aan om de duurzame elektrische energie op te nemen. Het is dus noodzakelijk om het op te slaan.”

Wat kost dat?

Wat het apparaat kost als het eenmaal op de markt is? Moeilijk te zeggen, vindt Adan. ,,Zuiver is om het per megajoule te communiceren. Dan wordt het zo'n tien euro per megajoule, ongeveer evenveel als wat opslag in water kost. Met dus als groot voordeel dat zout geen warmte verliest en water wel. Het apparaat kost misschien tussen de 3000 en 6000 euro, afhankelijk van wat nodig is in een woning of woningblok. We gaan mogelijk zelf een bedrijf oprichten dat het product in twee tot drie jaar op de markt kan brengen. Ook zijn er al gesprekken met de chemische industrie voor de levering van kaliumcarbonaat (zout).”

Gaat de warmtebatterij nu concurreren met de warmtepomp of andere duurzame initiatieven? Nee, benadrukt professor Adan. ,,Het is een toevoeging aan het palet van duurzame innovaties. De duurzame samenleving heeft het hele palet nodig. Wél speelt het een cruciale rol in het vervangen van de traditionele gasketel”, denkt hij. ,,Uiteindelijk zullen in Nederland toch alle huizen van het gas worden afgekoppeld. Onze warmtebatterij kan dan een alternatief zijn, in combinatie met warmtenetten, elektrische warmtepompen of nog andere innovaties.”

Techniek

De warmtebatterij maakt gebruik van een thermo-chemisch principe. Bij het samenbrengen van waterdamp en zoutkristallen komt warmte vrij. Die kan worden gebruikt voor het verwarmen van water. Volgens Olaf Adan was de grootste uitdaging om het geschikte zout te vinden en dat zo te manipuleren dat het blijvend zijn functie vervult.

,,Als je het zout en het water van elkaar scheidt, houdt het zoutkristal de warmte vast. Dat opladen en ontladen zorgt ervoor dat de meeste zoutdeeltjes weer uit elkaar vallen. We hebben een zoutkristal gevonden en zo bewerkt dat dat niet gebeurt: een kaliumcarbonaat composiet. Gelukkig een zout dat makkelijk industrieel is te produceren.”

Het team ging vervolgens aan de slag met de ontwikkeling van het apparaat. ,,We hadden de brandstof, maar nog geen motor om de potentie van het materiaal goed te benutten.” Het apparaat of de batterij bestaat uit vier componenten: een ventilator, een warmtewisselaar, een condensor en een reactorvaatje. ,,Op het apparaat zit ons patent. Ook dat kunnen we door een installatiebedrijf laten ontwikkelen en verkopen. Ik denk dat het in twee of drie jaar verkocht kan worden.”

Hoe verhoudt dit apparaat zich tot een warmtenet of -pomp? Warmtenetten gebruiken restwarmte van industrie of bijvoorbeeld de verbranding van afval. ,,Soms is het water niet warm genoeg, dan kan de warmtebatterij aanvullende warmte toevoegen.” Datzelfde principe geldt voor een warmtepomp. ,,De warmtepomp pompt maakt van koude lucht warme lucht en vice versa. Hoe groter het temperatuurverschil is, hoe meer elektriciteit de pomp verbruikt. Dat zou betekenen dat er een enorme piek ontstaat als straks veel Nederlanders een warmtepomp hebben. De batterij kan het temperatuurverschil verkleinen waardoor ze effectiever werkt.”

  1. ‘Hypotheekadviseur vangt geld voor doorverwijzen klant naar energieverkopers’

    ‘Hypotheek­ad­vi­seur vangt geld voor doorverwij­zen klant naar energiever­ko­pers’

    Hypotheekadviseurs krijgen geld van commerciële partijen als keukenboeren, installateurs van zonnepanelen en energiebedrijven voor elke nieuwe klant die zij aanbrengen. Die vergoeding kan van een paar tientjes oplopen tot honderden euro’s. De eigen beroepsorganisatie van hypotheekadviseurs, de Nederlandse Vereniging van Hypothecair Planners (NVHP), trekt hierover aan de bel: ,,Klanten hebben vaak geen idee.’’