Grootschalige thermische opslag

[JanJeen]

Een enorm groot deel van onze energie gaat op aan verwarming. Het aanbod van duurzame energie is vaak niet in balans met de markt. 'Dunkelflautes', salderen e.d. zorgen ervoor dat de balans nu in stand wordt gehouden door voornamelijk gascentrales. Zelfs warmtenetten zijn nog vaak gasgestookt, ondanks sprankelende groene bedrijfsnamen zoals "Ennatuurlijk".

Beschikbaarheid van opslag kan een oplossing spelen in bestrijding van de klimaat opwarming, maar je kunt het ook zien als een economische verbetering. Momenteel verbruiken we 2x (bron: CBS) zoveel energie als we opwekken/oppompen. Enorm veel geld dat naar landen als Saudi Arabië vloeit. Zij worden rijker, wij (w)armer.

• Waarom grootschalig? Thermische opslag werkt beter op grotere schaal. Net als bij windmolens. Bij opschaling neemt het warmtevolume met ^3 toe t.o.v. de schil ^2. Dus de wamteverliezen dalen, maar ook de kosten / GWh kunnen dalen. Het distributievraagstuk neemt daarentegen toe met opschaling.
• Waarom geen seizoensopslag? Wind energie piekt juist in de winter. Lange opslag is daarmee niet nodig. Dat geldt ook voor waterkracht energie, al is waterkracht in NL niet relevant.
• Hoogwaardige energie opslag vs laagwaardige energie opslag? Heeft het nu om ook elektriciteit met de warmte op te wekken, zoals de WKK's in de glastuinbouw
• Wat is het verschil met andere WKO opslag? Normaliter wordt laagwaardigewarmte aan een ongeïsoleerde aarde onttrokken. Dit is relatief efficiënt Cop van ca 6 per cycle, maar er is alsnog veel elektriciteit nodig.

Bron: Siemens Gamesa

Bedrijven in Thermische opslag:
Cesar - energystorage
Bovengronds - 2 referentie projecten, Ekodorp Boekel 110 MWh en in St. Oedenrode 80MWh. Miniversie van 2x2x2meter in ontwikkeling

Ecovat - Falliet

Opslagmedium: water <100°C
Waarschijnlijk Falliet
Kostprijs indicatie 2021: €4.9 miljoen voor 20.000m3 opslag tot €14.6 miljoen voor 91.328m3

HoCoSto - Falliet en weer doorgestart
Opslagmedium: water <90°C

Ondergronds - 15 referentie projecten

Siemens Gamesa
Opslagmedium: Vulkanische stenen 750°C - 800°C
Bovengronds - 1 demoproject in Hamburg 30 MWh

Polar Night Energy

Opslagmedium: Zand 600–1000°C

Naslagwerk
Rapport "Kansen thermische opslagsystemen", CE Delft
Tweakers artikel over grootschalige energieopslag

In dit topic ligt wat mij betreft de focus op grootschalige hoogwaardige thermische opslag. Na-isolatie en warmtepompen zijn belangrijk in andere topics. Andere manieren van opslag zoals; chemische opslag, in waterstof, zouten, mierenzuur, ijzerpoeder wordt elders besproken. Hetzelfde geldt voor geothermie, rioolwaterwarmte terugwinning, aqua thermie etc.
Schaalgrote; boilers van 300liter zoals Nestore vallen niet in deze categorie. Wat mij betreft is het minimale opslag formaat geschikt voor serieuze woning verwarming.

Ik ben van plan deze startpost nog verder uit te breiden. Mocht je input hebben dan is dat van harte welkom!

Grootschalige thermische opslag lijkt mij technisch gezien behoorlijk simpel en krachtig, maar waarom bestaat het dan nog nauwelijks?

[ Voor 23% gewijzigd door JanJeen op 01-04-2024 18:34 ]

[Ronald]

Bestaat wel, met toepassing in de praktijk… vooralsnog niet op grote schaal… Maar iets anders dan je nu denkt.

Zoek op oppervlaktewater aquathermie :-)

[ Voor 28% gewijzigd door Ronald op 01-04-2024 16:02 ]

[JanJeen]

Aquathermie is erg laagwaardige warmte die mbv een warmtepomp bruikbaar kan worden. Het kent nadelen voor de natuur, door het verpompen en afkoelen van oppervlaktewater. Niet echt vergelijkbaar met (hoogwaardige) thermische opslag.

[99ruud99]

En het project in helmond, waar ze het in beton op willen slaan? Of wordt dat als te kleins halif gezien?

[Dre]

Bestaat het nauwelijks of ken je het niet

Een bijzonder moment: de warmtebuffer van 50 meter hoog, 26 meter breed en met een inhoud van 22.000 m3 is gereed en in gebruik genomen. In de buffer wordt heet water tot 125 graden Celsius onder druk opgeslagen, om te gebruiken voor stadsverwarming. Deze stadswarmte is afkomstig van de Nuon warmtekrachtcentrales in Diemen en wordt gebruikt voor het verwarmen van huishoudens in Diemen, Almere, IJburg en Amsterdam Zuidoost.

Kunnen ze gebruiken om kolen/gas/afval op een goedkoop moment te verbranden versus het moment dat ze warmte moeten leveren.

[ Voor 6% gewijzigd door Dre op 01-04-2024 16:19 ]

[Roozzz]

Even twee stappen terug, ik denk dat het verstandig is om in de ts expliciet onderscheid te maken tussen energie, elektra en warmte. En het onderwerp scherp te definiëren. Het slingert nu alle kanten op. Er zijn uiteraard interacties mogelijk, maar opslag van energie mbv een stuwmeer is niet direct logisch voor warmte. En een wkk wekt warmte en elektriciteit op mbv een brandstof.

Als ik het goed begrijp wil je het hebben over hto?

[Dre]

Gezien de actuele discussie over de kosten en duurzaamheid van stadsverwarming vraag ik me af of je grootschalige thermische opslag hier ook niet problemen mee gaat krijgen.

En valt de opslag in buitenlucht ook onder grootschalige energie opslag? Veel mensen doen dat al met hun lucht/water warmtepomp (grapje)

[Jeroenneman]

HT-ATES? Geen enorme buffervaten of silo's, maar water op hoge temperatuur in de grondlaag injecteren, om zo over seizoenen heen warmte te kunnen opslaan.

[Onbekend]

Het belangrijkste probleempunt is dat er een (lokaal) warmtenet nodig is om de warmte naar woningen te transporteren. Daarnaast is dit warmte-energie, alleen geschikt voor verwarming van ruimtes en water. Omvormen naar elektriciteit kan niet (of is erg duur).

Stel dat het water 95°C is, en het warmtenet 55°C als basistemperatuur heeft. Je kunt dus maximaal 40°C aan energie in opslaan.

De soortelijke warmte van water is 4.19 kJ/(kg. K). Om 1 liter water 1 graad Celsius in temperatuur te laten stijgen is 4.19 kJ/3.6 MJ = 0.00116 kWh nodig.
Met 40 graden temperatuurverschil kan je 40 x 0.00116 = 0.0464 kWh opslaan.

Volgens jouw startpost is met een investering van €14,6 miljoen een opslag beschikbaar van 91.328m³.
Er gaat 1000 liter water in een kuub, dus er kan 91.328.000 liter water opgeslagen worden. Met 0.0464 per liter kan je
4,2 GWh aan warmte-energie opslaan.

Een kuub gas bevat 9,769 kWh aan energie (bron). Dus de inhoud is vergelijkbaar met 433 782 m³ gas.
Gemiddeld gebruikt men 10 kuub gas in de winter per dag, dus is dit geschikt voor 43 duizend huishoudens. (Zo'n 100 duizend inwoners)

Stel dat het warmtenet er al ligt, dan is de investering 146 euro per persoon. Op zich niet verkeerd om hiermee van het gas af te gaan, maar de buffers moeten wel altijd weer gevuld worden....

[Bschnitz]

Hoeft helemaal niet groot te zijn. Deze gaat er bij mij over 10 jaar erin. NEstore.

https://www.newtonenergy.nl/en/parameters

Zo hoef ik mijn energie niet om te zetten in kWh om te verwarmen.

Dat bespaart zo enorm veel energie.

[pagani]

Bschnitz schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:52:
Hoeft helemaal niet groot te zijn. Deze gaat er bij mij over 10 jaar erin. NEstore.

https://www.newtonenergy.nl/en/parameters

Zo hoef ik mijn energie niet om te zetten in kWh om te verwarmen.

Dat bespaart zo enorm veel energie.

Met 20 of 30 kWh capaciteit heb je met een warmtepomp in een gemiddeld nieuwbouwrijtjeshuis in de winter net genoeg voor een half dagje stoken. De vraag is of dit ooit rendabel gaat worden (tenzij de energieprijs enorm stijgt)

[Fr33z]

JanJeen schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:13:
Aquathermie is erg laagwaardige warmte die mbv een warmtepomp bruikbaar kan worden. Het kent nadelen voor de natuur, door het verpompen en afkoelen van oppervlaktewater. Niet echt vergelijkbaar met (hoogwaardige) thermische opslag.

ecovat is failliet.

hocosto is overgenomen door iemand anders want ging ook moeilijk.

Jij vergeet het belangrijkste: heet water bewaren is niet heel waardevol. Stroom kun je nog van alles mee, beetje water opwarmen naar 50 of 80C is leuk maar gaat niet makkelijk terug naar stroom. Dus je kunt er vooral nog mee verwarmen. Dat is natuurlijk mogelijk maar dan moet je ineens een warmtenet gaan bouwen, en laten die nou net duur zijn. De vraag "waarom doen we dit niet" zit hem vooral in een ultiem scheve verhouding tussen kosten/opbrengsten/milieuwinst en praktische toepasbaarheid.

Ecovatis het mooiste voorbeeld: op papier heel mooi bedacht, in het echt blijkt het heel duur om een 40 meter diep gat te graven en daar dan allemaal betonblokken met isolatie aan te knopen die met vrachtwagens worden aangevoerd. Om van de praktische overlast nog maar te zwijgen, op 1 van hun projecten was het zo dat er dagelijks meer dan 10 vrachtwagens door een woonwijk moesten met van die blokken, en dat maandenlang.... ja dan snap je dat het failliet gaat.

[JukeboxBill]

Ik zie regelmatig wat initiatieven op dit gebied langskomen in de Volkskrant en ook Ver. Eigen Huis publiceert van tijd tot tijd iets.
Wat ik zo direct paraat heb uit mijn hoofd:

Warmteopslag in staalslakken ECOdorp Boekel
https://www.youtube.com/watch?v=x7hypDUlZj4

TU Eindhoven onderzoek, warmtebatterij op basis van zout
https://www.volkskrant.nl...van-gas-afhalen~b8156334/
Zal wel achter de betaalmuur zitten.

Maar zo lang dat soort initiatieven commercieel niet interessant zijn, zal het wel bij proefjes en onderzoek blijven.
Of het wordt opgelegd en dan zit je met veel duurdere oplossingen zoals nu met die warmtenetten.

[ollie1965]

JanJeen schreef op maandag 1 april 2024 @ 15:54:
Ik ben van plan deze startpost nog verder uit te breiden. Mocht je input hebben dan is dat van harte welkom!

Grootschalige thermische opslag lijkt mij technisch gezien behoorlijk simpel en krachtig, maar waarom bestaat het dan nog nauwelijks?

Als je warmteopslag wilt doen dan kun je beter andere opslagmediums nemen dan water. Water kan te weinig energie opslaan t.o.v. andere mediums. De eerste stap boven water is PCM materialen aan het water toevoegen.
De volgende stap is zout om warmte op te slaan, Zout drogen is energie erin stoppen en met het bevochtigen komt de warmte gedoseerd vrij. TNO Petten heeft er in de jaren 90 al onderzoek naar gedaan, er is een paar jaar geleden een startup geweest maar verder niet gevolgd. 5 M3 opslag is voldoende om een BENG huis te verwarmen in de winter. Financieel is de ROI nog niet geweldig en volgens sommige personen (TU) kan het niet uit doordat het bevochtigen van lucht (in de winter) die door het zout moet in de winter ook veel energie vraagt.

Verder zijn er nog mogelijkheden als beton en basalt, zoals aangehaald nu een praktijkproef in Boekel

Waarom dan nog nauwelijks, nog geen sweatspot/ROI die goed genoeg is, isoleren, isoleren en isoleren is een betere ROI.

Als er een zoektocht in de oud forumdraadjes wordt gedaan (de oude "duurzame kroeg" en verre voorlopers van Duurzame energie en installaties ) dan komt je nog wel wat tegen (iets met een lid dat Ollie1965 heet )

[Bschnitz]

pagani schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:56:
[...]

Met 20 of 30 kWh capaciteit heb je met een warmtepomp in een gemiddeld nieuwbouwrijtjeshuis in de winter net genoeg voor een half dagje stoken. De vraag is of dit ooit rendabel gaat worden (tenzij de energieprijs enorm stijgt)

Ik red daar 2/3 dagen mee in de winter (A++++), en tussen die 4 maanden in zou ik maandelijks 100kwh besparen per maand aan echte stroom omdat SWW ook hieronder valt.

SWW verwarmen met stroom is enorm ongunstig COP 2.5/3.0 en met dit systeem lukt dat makkelijk veel beter.

Ongeacht heb je warm water nodig en warmte naar warmte is nauwelijks verlies (90+%)

Als je de warmte omzet naar stroom zakt de boel in, maar voor warm water en verwarming op vloerverwarming is de NEstore koning.

[Ronald]

Bschnitz schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:52:
Hoeft helemaal niet groot te zijn. Deze gaat er bij mij over 10 jaar erin. NEstore.

https://www.newtonenergy.nl/en/parameters

Zo hoef ik mijn energie niet om te zetten in kWh om te verwarmen.

Dat bespaart zo enorm veel energie.

30kWh is op geen enkele manier grootschalig. En dan heeft het ding een prijs waar je eng van wordt. Reeds besproken alhier: Nestore / Newton Energy Solutions


Nestore is een kansloze oplossing.

[JanJeen]

Roozzz schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:23:
Even twee stappen terug, ik denk dat het verstandig is om in de ts expliciet onderscheid te maken tussen energie, elektra en warmte. En het onderwerp scherp te definiëren. Het slingert nu alle kanten op. Er zijn uiteraard interacties mogelijk, maar opslag van energie mbv een stuwmeer is niet direct logisch voor warmte. En een wkk wekt warmte en elektriciteit op mbv een brandstof.

Als ik het goed begrijp wil je het hebben over hto?

Helemaal juist, ik heb in de topic start al een beetje vernauwing toegevoegd. Het onderwerp kan inderdaad alle kanten op, dat is niet de bedoeling. Er worden hierboven al een paar waardevolle toevoegen beschreven van thermische opslag. Ik vermoed dat HTO opslag in de toekomst wel eens een hele grote rol in onze energiemix kan gaan spelen, dat vermoeden wil ik met jullie input graag ontkracht ofwel bevestigd zien. En hoe ziet die HTO opslag eruit? Gaan we dat op woningschaal doen, of juist op wijk/stadsdeel schaal?

Andere manieren van opslag zoals; chemische opslag, in waterstof, zouten, mierenzuur, ijzerpoeder wordt elders besproken. Hetzelfde geldt voor geothermie, rioolwaterwarmte terugwinning, aqua thermie etc.
Schaal grote; boilers van 300liter zoals Nestore vallen niet in deze categorie. Wat mij betreft is het minimale opslag formaat geschikt voor serieuze woning verwarming.

Energie opslag staat in de spotlights, voornamelijk in batterijtechniek. De focus ligt momenteel op elektriciteitsopslag, bijvoorbeeld thuisaccu's. Dat is ook interessant, maar het merendeel van ons energie verbruik ligt elders, namelijk bij verwarming.

Onbekend schreef op maandag 1 april 2024 @ 16:32:
Stel dat het warmtenet er al ligt, dan is de investering 146 euro per persoon. Op zich niet verkeerd om hiermee van het gas af te gaan, maar de buffers moeten wel altijd weer gevuld worden....

Deze berekening laat zien dat financieel het haalbaar zou kunnen zijn, maar waarom lukt het deze bedrijven dan toch niet? Ecovat failliet, HoCoSto doorgestart na een faillissement.

[Ronald]

Ecovat: de schaal die ze wilde halen benodigd infrastructuur die hard richting warmtenet gaat. Dan heb je en de kosten van het enorme vat, en de kosten van de leidingen, wat niet goedkoop lijkt te willen lukken.

[Onbekend]

JanJeen schreef op maandag 1 april 2024 @ 18:19:
[...]

Deze berekening laat zien dat financieel het haalbaar zou kunnen zijn, maar waarom lukt het deze bedrijven dan toch niet? Ecovat failliet, HoCoSto doorgestart na een faillissement.

Ik ga er vanuit dat er al een warmtenet ligt. Zo niet, dan moet dat alsnog aangelegd worden wat extra kosten met zich meebrengt. En zo'n warmtenet kost qua onderhoud en gebruik ook geld.
En het is niet zomaar "gratis energie". Er moet namelijk ook energie in die buffer worden gepompt wat met de huidige energieprijzen moet concurreren. In ieder geval zouden de enige potentiële klanten de beheerders van de warmtenetten zijn. En volgens mij zijn dat er relatief weinig, en voordat uiteindelijk voor zo'n project besloten wordt bent je al weer een paar jaar verder. En alle bedrijven (dus ook Ecovat en HoCoSto) hebben een continue inkomstenbron nodig om te blijven voortbestaan, en dat haal je niet uit een paar plaatsingen van zo'n buffer.

[Ronald]

HoCoSto lijkt dynamischer, zowel als thermische peakshaving als veel grootschaligere seizoensopslag. Dat eerste is waarschijnlijk wat kansreiker… bijvoorbeeld in combinatie met aquathermie uit rioolwater.

Riolen halen niet zo heel veel vermogen… denk in honderden woningen uit rioolwater op stedelijk niveau. Zonder peakshaving daalt dat aantal enorm vanwege gelijktijdigheid regels piekafname.

[getallen wat vaag, komt uit lezing over aquathermie op mijn werk]

[ Voor 8% gewijzigd door Ronald op 01-04-2024 18:37 ]

[duvekot]

JanJeen schreef op maandag 1 april 2024 @ 18:19:
Deze berekening laat zien dat financieel het haalbaar zou kunnen zijn, maar waarom lukt het deze bedrijven dan toch niet? Ecovat failliet, HoCoSto doorgestart na een faillissement.

Omdat de initiële investering om eea aan te leggen zeer hoog zijn. Probeer maar eens uit te zoeken hoe duur het is om buizen in een straat aan te leggen en alle aansluitingen naar de huizen. Daarvoor heb je dus een grote lening nodig .. en dat is niet goedkoop. De rentes zijn natuurlijk ook flink opgelopen de afgelopen tijd waardoor alles nog duurder is geworden.

En dan is een warmtenet ook nog eens niet het gehele jaar echt in gebruik (behalve voor warmwater in huis) .. en om de boel om te draaien en koudwater voor de zomer er doorheen doen is natuurlijk ook niet makkelijk (en je douchebeurt ook minder fijn)

Maar vanuit een "gebruiker" perspectief is een warmtenet natuurlijk heerlijk. Altijd warm water, en verwarming wanneer je wil, snel beschikbaar etc.

Helaas is de huidige koppeling met de gasprijs natuurlijk niet handig ... En omdat je ook geen keuze meer hebt .. blijf je overgeleverd aan de ene aanbieder.

Dus ja .. ik snap wel dat het niet makkelijk is voor een aanbieder van warmtenetten.

[Ronald]

Komt er dus een beetje op neer dat als je op grote schaal wil opereren dat er een warmtenet component bij komt… met de kosten die daar bij horen.

En je moet concurreren met seizoen opslag op basis van gesynthetiseerde brandstoffen. Zomer stroom -> waterstof -> stroom -> warmtepomp gaat richting 100% van de ingaande elektrische energie naar uitgaande thermische energie. Dit traject is ook kostbaar… de vraag: wat is kostbaarder.

[JukeboxBill]

Er zal ergens een evenwicht moeten zijn in schaalgrootte en aanleg- en exploitatiekosten.
Een hele stad op 1 warmteopslag zal relatief duur zijn door het benodigde leidingnetwerk en aanverwante warmteverliezen.
Warmteopslag op woningniveau zal ook al gauw niet rendabel zijn door te kleine schaal plus dat heel veel woningen niet geschikt zijn door de soort bouw en beschikbare ruimte.
Voor nieuwbouw met warmteopslag op wijkniveau (naar mijn idee de meest economische aanpak) zijn wel meer mogelijkheden, maar dan moet de overheid weer veel meer de regie nemen om partijen bij elkaar te brengen.

[Fr33z]

nog steeds komt dat sommetje echt niet uit helaas. in de basis is het simpel:warmtenet is hele dure infra dus dat kan alleen als je heeele goedkope warmte hebt. Dat is dus al lastig maar kan misschien met zonthermie. Dan kom. je bij probleem 2, zo'n buffer bouwen. Die mag bijna niks kosten omdat de warmte goedkoop moet zijn maar je laadt/ontlaadt zo'n ding maar enkele keren per jaar. Daardoor wordt het per kWh of GJ echt veeeeeel te duur.

de enige bekende voorbeelden die hout snijden lijken vooral de grote vijvers met een drijvend dakje van piepschuim in Denemarken te zijn. Die zijn goedkoop genoeg te maken namelijk.

alle andere ideeën zoals hocosto en evocat vechten tegen een heel moeilijk probleem.