Zonneboilers + ondergrondse watertanks - opslag energie

[gouwe ouwe]

Wie kan er met me meedenken met het volgende gedachte-experiment ihkv ‘duurzame’ energie / zelfvoorzienendheid:

Het perceel van mijn huis is voorzien van een vrij lange oprit, voorzien van betonklinkers met daaronder direct zand (zitten midden op de Veluwe). Voor zover bekend geen leidingwerk aanwezig van electra, water of afvoer onder de oprit. Grondwater zit zeker 20-25 meter diep.

Afmetingen oprit:
- De lengte van de oprit is 31,7 meter
- De breedte van de oprit is 4,40 meter

Overig:
- Ik heb een geschikt dak voor het plaatsen van meerdere zonneboilers.
- Daarnaast is er ruimte voor ca. 54 zonnepanelen in oost-west opstelling.


Stel
- Ik laat onder de gehele oprit geïsoleerde tanks ingraven die met water gevuld worden (zie bijv. de ondergrondse opslagvaten van foamglas).
- Ik laat meerdere zonneboilers plaatsen die de gehele zomer lang middels warmtewisselaars en circulatiepompen het water in de tanks onder de oprit opwarmen.

Vraag:
- Kan ik (gedurende de zomer) zoveel warmte opslaan in de tanks dat ik hiermee het huis in de winter kan verwarmen? Eventueel enkel met warmtewisselaar opstelling en geen warmtepomp?)
- Weet iemand vergelijkbare projecten die als voorbeeld kunnen dienen?

Details huis:
- Vrijstaand; voorzien van vloerverwarming (vvw) op de begane grond)
- Spouwmuurisolatie
- Dubbel glas (geen HR++), dak niet geïsoleerd, wordt aan gewerkt
- Gasverbruik 1500 – 2000m3 per jaar, waarvan ca. 250 – 300m3 per jaar tapwater


Het gedachte-experiment wil ik als referentie qua energieverbruik en kosten gebruiken naast een opstelling met warmtepomp(en).
De prijs van de tanks heb ik nog niet uitgezocht om te zien of de kosten beheersbaar blijven t.o.v. een warmtepomp opstelling.


groeten, Bram

[Capt Waffles]

Je kan vrij makkelijk uitrekenen wat je warmteverlies is van je beoogde warmteopslag systeem. Totale oppervlakte van je tank x delta-T / R-waarde.

Ik denk dat je van een koude (ha) kermis thuis gaat komen, op kleine schaal heb je veel uitstralingsoppervlakte (lees: meer verliezen + meer isolatie-kosten) ten opzichte van omsloten volume. Dit soort dingen heeft veel baat bij schaalvoordeel danzij de square-cube law: als je groter gaat, dan gaat oppervlakte met de tweede macht omhoog en omsloten volume met de derde macht. Grote projecten kunnen dus economisch, zie bijvoorbeeld wat de gemeente Nagele doet:

Hot-Cold storage
Energiek Nagele

[eamelink]

Ik heb toevallig een back-of-the-envelope berekening gedaan een week of twee terug en heb ~500m3 water nodig om mijn (ook 500m3) huis warm te houden in de winter - warmteverlies niet meegerekend.

Ben benieuwd waar jij op uitkomt

[natural colour]

Ken je deze al?: https://borg.energy/
Door techneuten ontwikkeld, niet door oliebollen verkopers.

[ Voor 8% gewijzigd door natural colour op 04-12-2022 16:11 ]

[Capt Waffles]

natural colour schreef op zondag 4 december 2022 @ 16:09:
Ken je deze al?: https://borg.energy/
Door techneuten ontwikkeld, niet door oliebollen verkopers.

Conceptueel vrij vergelijkbaar natuurlijk, maar Borg zet in op tot ~2 weken overbruggen (voor energielabel A woning), seizoensoverbrugging is een ander verhaal. Een warmtebatterij zal zeker nuttig zijn, vooral zoals Borg zegt als je windenergie-overproductie hebt. Zonne-energie overproductie in de winter zie ik nog niet zo snel gebeuren. Zonne-energie kan je zelf plaatsen thuis maar heb je erg weinig aan in de winter, en voor wind moet je echt bij de grote molens zijn (weeral, da's iets dat heel veel baat heeft bij schaalvoordeel), thuis een molentje zetten loont niet.

Dus het zelfvoorzienende aspect zie ik ook met Borg niet gebeuren, je rekent daarbij vooral op het voordeel dat je kan halen door energie in te kopen op goedkope momenten van het net, en dat op te slaan in je warmtebatterij om in de dure momenten te kunnen gebruiken.

[Fr33z]

ik zou geld steken in isolatie, want je verbruik is niet misselijk en je hebt nog oud dubbelglas dat niet eens HR++ is....
dan ff over deze casus:

stel we gaan uit van een gemiddelde opbrengst voor zonnecollectoren van ~500 kWh thermische energie per m2 collectoroppervlak op een temperatuur van ~60C per jaar. Je hebt ~2000 m3 aardgas energievraag --> 16.000 kWh thermisch ongeveer.

stel je kunt water van 60 naar 40 afkoelen in je afgiftesysteem, dan zit je op ~ het volgende qua volume:
20 * 4,18 / 3,6 --> 23,2 kWh thermisch/m3. Dus voor jouw 16000 kWh heb je dan ~700m3 opslag nodig.

Stel dat stop je in een rechthoekje van 20 * 10 X 3,5 m. Dan zit je met het volgende buitenoppervlak: 400 + 140 + 70 = 610 m2 verliesoppervlakte. Stel je hebt piepschuim emet een RC waarde van 10 m2 K /W. Je temp. is gemiddeld ~55C en grondtemp is 10C, dan delta-T van 45C.

Verlies--> 45 * 610 / 10 = 2750 W :-0 Dat geeft je op jaarbasis dus 2,75 * 8760 = 24.000 kWh verlies.

totaal moet je dus heel veel warmte opwekken en raak je nogal veel kwijt helaas. Je hebt totaal ~ 24 + 16 = 40.000 kWh nodig, dus ook 40.000 / 500 = 80 m2 aan zonnecollectoren.

NB: dit sommetje is ff kort door de bocht. Je ziet wel dat het veel effect heeft als je naar lagere temperaturen of meer isolatie gaat. Stel dat je geen 60C nodig hebt maar 40C, dan gaat je verlies gewoon door de helft en kun je dus ook 25m2 minder zonnecollectoren plaatsen bijv.

[ Voor 10% gewijzigd door Fr33z op 04-12-2022 16:47 ]

[natural colour]

Het is veeeel efficiënter om een (flinke) buffer (water, basalt, zout enz.) in de isolatieschil van de woning te plaatsen, dus niet op een koude plek.

[Jron667]

natural colour schreef op zondag 4 december 2022 @ 16:09:
Ken je deze al?: https://borg.energy/
Door techneuten ontwikkeld, niet door oliebollen verkopers.

Leuk, ze weten de prijs nog niet maar: "En het mooie is: deze vorm van energie-opslag is zeker tien keer goedkoper dan in een thuisbatterij."

[Dapdodo]

Kijk bij Viessmann naar ijsbuffer, scheelt je de helft aan volume. Door ook tot onder 0 door te gaan.

[Fr33z]

natural colour schreef op zondag 4 december 2022 @ 17:00:
Het is veeeel efficiënter om een (flinke) buffer (water, basalt, zout enz.) in de isolatieschil van de woning te plaatsen, dus niet op een koude plek.

sure, maar met zo'n grote warmte-vraag als de TS heeft dat ook niet zoveel nut. Kijk maar naar het volume dat je nodig hebt, waar ga jij 700m3 wegstoppen in je bestaande woning/isolatieschil? IJsbuffer oid kan interessanter zijn want veel meer opslag door fase-overgang. Nadeel is veel meer techniek want sowieso warmtepompen etc nodig. basalt-accu is compleet bezopen voor zoiets, dat werkt namelijk met COP1 elektrisch verwarmen. Dan kom je dus in geval van TS op ruim 16.000 kWh elektriciteit maken in de zomer om dan de winter door te komen dat gaat dan om bijv. 45-50 zonnepanelen, ook ruim 80-100m2 oppervlakte nodig.

[gouwe ouwe]

eamelink schreef op zondag 4 december 2022 @ 15:43:
Ik heb toevallig een back-of-the-envelope berekening gedaan een week of twee terug en heb ~500m3 water nodig om mijn (ook 500m3) huis warm te houden in de winter - warmteverlies niet meegerekend.

Ben benieuwd waar jij op uitkomt

Gewoon puur voor de berekeningen en kijken waar het op uitkomt, hierbij mijn uiteenzetting:
Uitgangswaarden:
- 1m3 gas = 35,17MJ
- Soortelijke warmte water: 1 liter 1 graad opwarmen = 4,2KJ

Ik heb geen rendementen en verliezen meegenomen, gewoon een heel simpele energie-vergelijking:
- Gasverbruik per jaar is 1500m3:
- Totale energiewaarde gas per jaar: 1500 x 35,17MJ = 52,8GJ

- Hoogste temperatuur in het water van de tanks: 80C (aanname)
- Laagste temperatuur in het water van de tanks: 30C

Er kan dus een delta van 80-30 = 50C uit het water van de tanks worden afgegeven t.b.v. verwarming van het huis. Uit de soortelijke warmte volgt dat 1 liter 50 graden opwarmen (of afkoelen) een energiecapaciteit heeft van 50 x 4,2 = 210KJ.

-> Hoeveel liter is er dan nodig? 52,8*10^6 / 210 = 250.000 liter = 250 m3

Als er een tank met een diameter van 4 meter wordt ingegraven, zou je met 2 tanks van 10 meter lengte een inhoud van 250m3 kunnen creëren.


Mee eens dat:
- Energieopslag in een medium dat een faseovergang doorloopt nog veel meer energie kan bevatten bij gelijke inhoud
- De temperatuur in de tanks lager gemaakt zou kunnen worden bij gebruik van warmtepomptechniek in het temperatuurgebied van 5 – 30C
- Ik niet heb meegenomen hoeveel zonneboilers er nodig zouden zijn om dit volume op te warmte tijdens de zomermaanden
- De prijzen van tanks met dit soort afmetingen wel eens heel hoog kan worden
- Het energieverbruik van het huis lager kan en moet


Toch ben ik benieuwd of er andere projecten lopen om de seizoenswarmte te gebruiken om de koude tijd te overbruggen. Het idee vind ik interessant.


Reacties op de berekeningen uiteraard welkom.

[gouwe ouwe]

Capt Waffles schreef op zondag 4 december 2022 @ 16:33:
[...]

Zeker leuk idee, maar wel eens met de punten van Capt Waffles.

Het idee wat ik heb is dus juist het energie (warmte)-overschot van de zomer gebruiken voor de koude en donkere maanden.
Relatief simpele techniek met alleen circulatie en warmtewisselaar techniek. Of het ook maar enigszins haalbaar is, valt uiteraard nog te bezien.

[gouwe ouwe]

Fr33z schreef op zondag 4 december 2022 @ 16:45:
ik zou geld steken in isolatie, want je verbruik is niet misselijk en je hebt nog oud dubbelglas dat niet eens HR++ is....
dan ff over deze casus:

Dank voor het meedenken, ik denk dat je berekening (ook het verlies) al aardig in de buurt zit en dus de haalbaarheid wordt nogal lastig.
Als de temperatuur in de tanks hoger gemaakt kan worden, neemt de delta T naar de omgeving ook toe en daarmee de verliezen uiteraard ook.

De opslagvolumes in m3 zullen niet gering worden en de energie-verliezen ook niet.


gr. bram

[gouwe ouwe]

Dapdodo schreef op zondag 4 december 2022 @ 17:28:
Kijk bij Viessmann naar ijsbuffer, scheelt je de helft aan volume. Door ook tot onder 0 door te gaan.

Interessant en ga ik zeker even induiken. Lijkt al een aardig uitgewerkt systeem met op elkaar afgestemde componenten.
Hier gaan de temperaturen dus lager dan ik initieel in mijn circulatie/warmtewisselaar gedachte had, maar hiermee wordt wel de energie in de fase-overgang van water gebruikt en dat is interessant.

Eens kijken of er hier gebruikers-ervaringen van zijn.


gr. Bram

[Accretion]

Het is gewoon niet zo effectief om energie lang op te slaan, je hebt vaak best veel verliezen. In de winter zullen we het eigenlijk vooral van windenergie en kernenergie moeten hebben.

Je kunt dan net zo goed een put graven tot diep in de aarde om magma omhoog te pompen om daar je huis mee te verwarmen, bij wijze van spreken. Maar daar zal ook wel een reden voor zijn dat we dat niet massaal al doen bij huizen.

Stap 1 is beter isoleren, al de energie die je niet verliest; hoef je ook niet op te wekken.

Stap 2 komende jaren gebruik maken van salderen, je kunt je energie opbrengst in de zomer, administratief wegstrepen met het verbruik in de winter. Daar kan geen opslag of batterij tegenop.

Stap 3 In theorie krijg je na het afschaffen van salderen; betere regels voor de prijs van het terugleveren.

Daarnaast, in de winter schijnt de zon ook overdag laat deze zo veel mogelijk binnen, proberen met de goede isolatie ('s avonds rolluiken dicht, lagere thermostaat, warmtepomp en wtw te zorgen dat je verbruik minimaal blijft.

[Capt Waffles]

gouwe ouwe schreef op zondag 4 december 2022 @ 21:11:
[...]
Ik heb geen rendementen en verliezen meegenomen, gewoon een heel simpele energie-vergelijking:
- Gasverbruik per jaar is 1500m3:
- Totale energiewaarde gas per jaar: 1500 x 35,17MJ = 52,8GJ

- Hoogste temperatuur in het water van de tanks: 80C (aanname)
- Laagste temperatuur in het water van de tanks: 30C
Als er een tank met een diameter van 4 meter wordt ingegraven, zou je met 2 tanks van 10 meter lengte een inhoud van 250m3 kunnen creëren.

Ik heb je berekening niet nagerekend maar het lijkt alleszins te kloppen. Als ik een (zeer ruwe) schatting van de verliezen maak, dan kom ik hierop uit, met een aanname van 30cm PUR isolatie:



Er zijn een hele hoop terechte opmerkingen die je kan maken bij mijn berekening en aannames die in vraag gesteld kunnen worden, maar het geeft toch ongeveer een idee van grootte-orde van de verliezen. Van de 52.8 GJ die je opslaat verlies je er al in de orde van ~20 GJ. Dus moet je eigenlijk 72.8GJ gaan opslaan, maar dan wordt de oppervlakte weer groter dus verlies je weer een tikkeltje meer, dus moet je nog een beetje groter . Al bij al is het toch nog beter dan ik verwachtte moet ik zeggen. En uiteraard is het een denkoefening, maar praktisch gezien ben je veel beter af als je die 30cm PUR van 250 m^2 gewoon in je muren en dak kon steken, dan had je waarschijnlijk geen verwarming meer nodig .

En als je met duurzaamheid bezig bent dan moet die PUR CO2-neutraal geproduceerd zijn, dus de drijfgassen afvangen tijdens productie, van wat ik begrijp hebben die zo'n grote GWP (greenhouse warming potential) dat als je gewoon helemaal niet zou isoleren en lustig fossiele brandstoffen stookt je toch beter bezig bent voor het klimaat.. maar dat nemen de bouweisen althans in Belgie helemaal niet in rekening (disclaimer: dit heb ik niet tot in de puntjes uitgezocht, maar er zit op z'n minst een gedeeltelijke waarheid in)

[DmC1982]

Zeer interessante topic.

Wij hebben een volledig gasloos energieneutraal huis (EPC 0.0), een lucht/water warmtepomp, WTW systeem etc.
We hebben 54 zonnepanelen, goed voor een opwek van bijna 20.000kWh per jaar. Ook hebben we nu 2 slimme meters. 1 voor het verbruik (tegen zo laag mogelijk tarief) en 1 voor terug levering (tegen zo hoog mogelijk tarief). Tot juli 2025 hebben we een goed contract bij Greenchoice. Ook zal het salderen worden aangepast en weet niemand hoe dit precies zit. Tot die tijd, kunnen we allemaal salderen en hoeven we geen energie op te slaan.

Als het salderen echt niet meer rendabel is (verwacht ik wel), willen we graag investeren in het opslaan van energie in de zomer. Hier een overzicht van een toen nog enkele meter t/m 15 november 2022 en aparte meter t/m 31 december zonder terug levering. Hier hangt ook een elektrische auto aan (6955kWh in 2022), de rest van het huis. In de hele maand september was er 1 omvormer defect, vertekend beeld dus.



Zoals je ziet halen we tussen maart en september stroom binnen en in de wintermaanden nagenoeg niks.
Ik wil dus kijken wat voor mogelijkheden er zijn om energie op te wekken tussen maart en september, op te slaan en tussen oktober en februari te gebruiken voor de verwarming van het huis. Wat zijn de opties?

- water opslaan onder de grond (bron.energy ziet er leuk uit, maar zij hebben het over maximaal 1 week verwarmen in de winter. Dit is voor ons niet de bedoeling).
- energie opslaan in een enorme buffervat met zout. Onder de grond?
- waterstof maken en opslaan?
- een accu zal echt geen oplossing zijn, tenzij je 8.000kWh kunt opslaan?

Ik zal dit topic gaan volgen en ben benieuwd wat er mogelijk is. Ik ben bereid te investeren, zolang het maar is terug te verdienen.

edit: Dit ziet er toch erg interessant uit. Energie opslaan in zout @ https://www.duurzaamgebou...20relatief%20compact%20is.

[ Voor 6% gewijzigd door DmC1982 op 23-01-2023 10:31 ]

[DmC1982]

natural colour schreef op zondag 4 december 2022 @ 17:00:
Het is veeeel efficiënter om een (flinke) buffer (water, basalt, zout enz.) in de isolatieschil van de woning te plaatsen, dus niet op een koude plek.

Hoe groot moet bijvoorbeeld een basalt of zout buffer zijn om de winter door te komen? Enig idee?
Ongeveer 400-500m3 verwarmen tussen oktober en maart.