1. Een buffervat in de muur, vloer of onder oprit of terras

Een van de opmerkelijkste innovaties op het gebied van warmte-opslag betreft de Sun Tank. Het product zal vanaf deze maand op de markt worden gebracht. Een Sun Tank is een rechthoekige, platte zonneboiler of buffervat waarin warmte kan worden opgeslagen. De constructieve en modulaire bouwelementen zijn gemaakt uit een glasvezelversterkt composiet, zodat ze weggewerkt kunnen worden in vloeren, muren, daken of in de tuin onder het terras of de oprit. Ze staan dus niet in de weg, maar kunnen onderdeel uitmaken van de constructie van de woning of bedrijfspand. Sun Tanks kunnen zowel worden geplaatst in bestaande woningen of worden aangebracht tijdens nieuwbouw. Sun Tank claimt een economische levensduur van meer dan honderd jaar.
De constructieve tanks slaan thermische koude of warmte (tot 85 °C) op voor de korte of langere termijn. Het verwarmen van de woning in de winter kan dus met de zomerse warmte van bijvoorbeeld zonneboilers of pvt-panelen, maar in principe kunnen de buffers geladen worden met elke warmtebron, zoals zonnecollectoren, pelletkachels, cv-ketel en warmtepomp. De panelen moeten nog worden geïsoleerd, bijvoorbeeld met standaard PIR-platen van 10 cm dikte. Bij 20 cm PIR-isolatie is er een verwaarloosbaar laag stilstandsverlies.

Met Sun Tanks kunnen meerdere buffergroepen worden gecreëerd die naast elkaar kunnen worden geplaatst.

De Sun Tank is dus vooral een warmtedrager, maar kan ook worden ingezet voor door zonnepanelen opgewekte elektriciteit. Hiervoor heb je dan wel een doorstroomboiler of bij voorkeur een warmtepomp nodig die de eigen zonnestroom omzet naar warmte.  Deze warmte kun je vervolgens voor de langere termijn opslaan in de Sun Tanks en in de winter gebruiken voor het verwarmen van de woning. Ze werken ook goed in combinatie met PVT-panelen. Groot voordeel van Sun Tanks is het modulaire karakter, zo kunnen er meerdere buffergroepen worden gecreëerd die dan naast elkaar kunnen worden op- of afgeschaald.
‘Een Sun Tank heeft een afmeting van 60 cm breed en 10 cm dik en we kunnen ze leveren op elke maat in centimeters tussen 2 en 6 meter lang, ‘ vertelt CEO Roland Kreugel’. Gevuld met water weegt een Sun Tank 66 kilogram per strekkende meter. Ze hebben een verticale draagkracht van 100 ton en horizontaal van 250 ton. Een Sun Tank van duizend liter kost 3.820 euro en die van vierduizend liter 15.280 euro. Volgens de leverancier ligt de terugverdientijd op drie tot vijf jaar na aftrek van ISDE-subsidie. De standaard installatiedruk is 3 Bar. Hierdoor kunnen ze probleemloos meedraaien in (bestaande 3 bar overdruk) installaties en hoeven zij niet meer apart beveiligd te worden voor lage druk.

2. Elektrisch superboilersysteem

NEStore is een nieuw warmteopslagsysteem van Newton Energy Solutions op basis van warm water voor zowel residentiële en commerciële markten. Het bedrijf spreekt van een ‘elektrisch superboilersysteem’ dat samen met TNO is ontwikkeld en waarbij het warme water wordt opgeslagen in een vacuüm geïsoleerd vat. Door deze isolatie is het energieverlies minimaal. ‘De waterbuffer is als het ware een grote thermoskan,’ vertelt Pavol Bodis, medeoprichter en directielid van Newton Energy Solutions. ‘De NEStore heeft een dubbelwandige rvs schil waarbij de ruimte tussen de wanden gevuld is met een vast, glasachtig materiaal dat ervoor zorgt dat de wanden van elkaar blijven, maar waaruit alle lucht nagenoeg verdwenen is.’
Dankzij deze isolatie blijft het water extreem lang op temperatuur, zelfs met water op 110 °C. Daardoor is de capaciteit van de warmteopslag een factor 6 groter dan bij bestaande boilers. Het warmteverlies bedraagt slechts 1 tot 1,5 °C per dag met maar 3 cm dunne isolatie. Dat betekent in de praktijk dat er na een maand nog steeds water met een temperatuur van 60 à 70 °C beschikbaar is. Zo kan na een reeks bewolkte dagen altijd warm tapwater worden afgenomen en kan rustig het moment worden afgewacht totdat de NEStore weer door middel van zonnestroom kan worden geladen.

De capaciteit van de warmteopslag is een factor 6 groter dan bij bestaande boilers

Bodis: ‘We komen deze zomer met onze producten op de markt. We zitten nu nog in het certificeringstraject maar de eerste leveranties staan al klaar. Onze afnemers zijn deels te vinden in de kantoormarkt voor warmwatertoevoer van de douches. De andere klanten zijn particulieren die de NEStore koppelen aan hun zonnepanelen. We hebben in een kantoor in Den Haag een demo-toestel staan. In het kantoor functioneert het opslagsysteem nu inmiddels negen maanden probleemloos. Sinds februari hebben we het wateropslagsysteem ook als pilot in een woning in Hoofddorp, waar de bewoners met hun pv-panelen gratis warm water produceren. Ook daar functioneert NEStore volgens verwachting.’
De afmetingen van de NEStore zijn vergelijkbaar met die van een koelkast. De toestellen worden in twee capaciteiten geleverd, 20 kWh (200 liter) en 30 kWh (300 liter). De kleinste heeft een hoogte van 165 cm, de grotere 205 cm.
De NEStore bevat bijna geen bewegende delen en het onderhoud stelt daarom volgens Bodis weinig voor. Twee pompen en een verwarmingselement zijn de enige onderdelen die op termijn wellicht aan vervanging toe zijn. ‘Het is echt een plug&play-product, dat binnen een paar uurtjes kan draaien. De eerste klanten krijgen van ons trouwens alle praktische ondersteuning.’

3. Warmtebuffer van piepschuim

Borg Energy Storage heeft een slimme manier bedacht om duurzaam opgewekte energie op te slaan in een buffervat onder de grond. De warmtebuffer bestaat uit een grote EPS (piepschuim) constructie, waarin 4.000 liter water wordt opgeslagen. De ondergrondse opslag heeft een oppervlakte van zo’n 12 vierkante meter, kan onder de grond in de tuin, onder de oprit of in het geval van nieuwbouw, onder de woning. Slimme software regelt de aansturing van de warmtepomp. De software combineert gegevens van de temperatuur in het buffervat, het weerbericht een week vooruit, dynamische energieprijzen tot 34 uur vooruit en de verwachte warmtevraag in de woning bij een bepaald weertype. Op basis van deze informatie wordt er geanticipeerd op verwachte omstandigheden van enkele dagen tot twee weken vooruit.  Op dagen met veel zonne- en windenergie en dus lage prijzen, wordt door middel van een warmtepomp elektriciteit omgezet in warmte die in de buffer wordt opgeslagen. Wanneer er weinig zon en wind is, wordt de warmte uit de buffer gebruikt om het huis te verwarmen en te voorzien van warm tapwater.
‘Met 4.000 liter water kan ruim 200 kilowattuur thermisch worden opgeslagen,’ vertelt Steffien Eijssen van Borg Energy Storage. ‘Het water wordt tot maximaal 80 °C verwarmd, maar zal vaker een opbouw van een gelaagdheid aan temperatuur in het buffer kennen. De gelaagdheid wordt op basis van het hydraulische systeem optimaal gehandhaafd. Daardoor kan het bovenste deel van de buffer altijd op tapwatertemperatuur zijn, zonder dat de gehele buffer continu op dat niveau hoeft te worden gebracht.

‘Met 4.000 liter water kan ruim 200 kilowattuur thermisch worden opgeslagen’

De warmtebuffer heeft geen last van degradatie en gaat volgens Borg Energy minstens vijftig jaar mee. Daarmee is de opslagcapaciteit onder de streep per kilowattuur veel voordeliger.
EPS heeft niet alleen een hoge isolatiewaarde, maar kan ook zwaar worden belast. De constructie kan een druklast van 1.000 kilo per vierkante meter weerstaan. Vandaar ook dat deze prima onder de oprit kan. De warmtebatterij krijgt een betonnen plaat op de bovenkant en moet daarop nog minimaal 25cm grond hebben.
De warmtebuffer kost zo’n 15.000 euro, inclusief btw en exclusief plaatsing. De terugverdientijd is afhankelijk van verschillende factoren, zoals het energielabel, energiecontract, installatietechniek en  gezinssamenstelling. In de verschillende scenario’s die Borg heeft opgesteld varieert de besparing op de verwarmingskosten van 40 tot ruim boven de 60 procent. Daarmee ligt de terugverdientijd veelal tussen de vijf en vijftien jaar.
Woningcorporatie WoonFriesland had de primeur met de eerste twee warmtebuffers. Eijssen: ‘De resultaten die de Borg oplevert voor deze woningen gaan we uiteraard nauwlettend volgen. Eind dit jaar plaatsen we de eerste in serie geproduceerde buffers.’ <

4. Batterijconcept voor de industrie

Energy Storage – Combined Heat and Power (ES-CHP) is een innovatief batterijconcept voor industriële toepassingen. Het is ontwikkeld door de Canadese fabrikant Kaaj Energy, in Nederland vertegenwoordigd door EvDis Innovative Solutions in Brielle. Dat bedrijf is eveneens leverancier van opslagsystemen waarbij de energie wordt opgeslagen door middel van luchtdruk. Maar voor grotere capaciteiten is zo’n luchtdrukbatterij niet de ideale oplossing, omdat de cilinders behoorlijk aan de prijs zijn. Vooral ook omdat ze in de industrie bestand moeten zijn tegen de zeer hoge druk van circa 300 bar. Een alternatief vond Kaaj in de energieopslag in een hybride batterij. Het systeem is met name bedoeld voor locaties met goedkope stroom (duurzaam opgewekt of gebruikmakend van daluren) of voor omgevingen waar HT-restwarmte beschikbaar is. Bij een restwarmtetemperatuur van minimaal zo’n 500 °C werkt de opslag het efficiëntst. In die situaties wordt de warmte opgewekt met elektriciteit en vervolgens opgeslagen. De opgeslagen warmte kan worden ingezet voor hergebruik in het proces, maar ook voor de opwek van stroom.

‘De ES-CHP batterij verdient zich al in drie jaar terug’

De opslag vindt plaats in cilinders die gevuld zijn met een materiaal dat veel warmte kan vasthouden, bijvoorbeeld ijzerets of magnetiet. ‘Een groot voordeel is de schaalbaarheid,’ vertelt Ed van Dort van EvDis. ‘De instapkosten liggen wel hoger dan die van bijvoorbeeld een luchtdrukbatterij of een lithiumbatterij. Maar als je bij lithium de capaciteit wil verdubbelen, vergroot je ook meteen de kosten. Bij dit concept is het alleen een kwestie van extra cilinders ernaast zetten. Dat is een relatief goedkope uitbreiding. Op die manier kun je een enorme opslagcapaciteit realiseren waarbij de fysieke ruimte de enige beperking is.’
ES-CHP maakt volgens Van Dort gebruik van bestaande technologieën. Schaarse metalen, chemische verbindingen of productspecifieke onderdelen worden er niet in toegepast. Wanneer de opslag aan het einde van zijn levenscyclus is, na zo’n 20 à 25 jaar, hoeft er niets anders dan wat staal en wellicht gesteente te worden afgevoerd. ‘En niet onbelangrijk: we hebben het over een batterij waarvan de investering zich al in drie jaar kan terugverdienen.’
Sinds enige tijd functioneert de eerste ES-CHP op een terrein van een Canadese universiteit. Maar dat betekent volgens Van Dort geenszins dat de ontwikkeling van de batterij nog in een experimentele fase zit. ‘In Nederland hebben we nu enkele interessante projecten in de pijplijn. Dergelijke projecten vragen enorm veel voorbereiding met name de dimensionering van de batterij. Bij ons systeem wil je precies weten wanneer en in welke hoeveelheden warmte of stroom beschikbaar is en wanneer daar vervolgens weer vraag naar is. Daar wordt de opslag op gedimensioneerd.  Elke ES-CHP is daarmee echt maatwerk.’

Tekst: Mari van Lieshout 
Fotografie: EvDis, Suntank, Newton Energy Solutions, Borg Energy Storage

Lees meer artikelen in het dossier Zonne-energie installaties

Meer weten over de nieuwste installatietechnieken en de laatste richtlijnen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis tweewekelijkse nieuwsbrief.