Het einde van het jaar nadert. Tijd van de goede voornemens en de voorspellingen. Wie zal landskampioen worden, wordt het een goed schaatsjaar en overleeft Rutte III 2019? Aan bovenstaande voorspellingen ga ik mij niet wagen, wel durf ik te stellen dat 2019 het jaar gaat worden waarin we veel meer gaan horen en zien over warmteopslag.
Warmteopslag voor het verwarmen van woningen en gebouwen.
De meeste mensen associëren warmteopslag met warmtekoudeopslag in de bodem (WKO bronnen). Echter worden er in een WKO bron op circa 50-250 meter diepte temperaturen van maar 10-25 ºC opgeslagen. Er is aanvullend een warmtepomp nodig om gebouwen en woningen te kunnen verwarmen. Van warmteopslag, waarmee wel direct verwarmd kan worden met temperaturen tussen de 30ºC en 90ºC, horen we nog te weinig. Ik verwacht dat hier in 2019 verandering in komt.
Wellicht is de wens hier de vader van de gedachte (of in dit geval de voorspelling), maar het zou een goede ontwikkeling zijn wanneer er in aardgasvrije projecten meer aandacht komt voor de (on)mogelijkheden om warmte in wijken, gebouwen en woningen op te kunnen slaan.
De noodzaak van warmteopslag
De vraag naar warmte voor ruimteverwarming is zeer seizoensgebonden. De vraag naar warm tapwater is het gehele jaar vrij stabiel en heeft pieken in ochtend- en avonduren. Ruimteverwarming heeft een enorme dip in de zomer en een zeer hoge piekvraag op koude dagen.
Warmteopslag maakt het mogelijk om het benodigde piekvermogen van een warmteopwekker, zoals een warmtepomp, te verkleinen. Een traditionele gasketel is een goedkope technologie waarbij het gebruikelijk is om het benodigde ketelvermogen te dimensioneren op de piek warmtevraag voor ruimteverwarming en/of warm tapwater. Het huidige gasnet heeft hiervoor voldoende capaciteit.
Maar het huidige elektriciteitsnet heeft deze capaciteit niet. In het geval van de overstap van gasketels naar warmtepompen moet het huidige net dus verzwaard worden. Als dit voorkomen kan worden, bespaart dat veel geld voor de maatschappij. Ook is de investering voor een warmtepomp relatief hoog, dus hoe kleiner de warmtepomp, hoe beter de businesscase. Daarnaast werkt een warmtepomp het meest optimaal wanneer deze continue kan draaien en is de technologie minder geschikt om in een korte tijdspanne een grote hoeveelheid water te verwarmen. Daarom worden warmtepompen in woningen gecombineerd met een boilervat van circa 150 liter om warm tapwater voor één dag op te slaan.
Door een warmtepomp te combineren met warmteopslag voor niet alleen warm tapwater maar ook ruimteverwarming, kan de warmtepomp kleiner uitgevoerd worden, kan deze meer draaiuren maken en hoeft het net minder verzwaard te worden.
Een ander belangrijk aspect dat meegenomen moet worden, is dat ook aan de bronzijde veel gaat veranderen. Nu is elektriciteit altijd beschikbaar, omdat kolen- en gascentrales het hele jaar door kunnen leveren op basis van de vraag. Maar in de toekomst is het aanbod van elektriciteit van zonne-energie en windenergie veel minder constant en ook deels seizoen afhankelijk.
Het vierde voordeel dat een warmtepomp in combinatie met warmteopslag biedt, is de mogelijkheid voor vraagsturing. Wanneer de elektriciteitsprijs laag is of er overschotten zijn van zelf opgewekte hernieuwbare elektriciteit kan de warmtebatterij gevuld worden voor gebruik op een later moment. Op momenten dat er een piek is in de elektriciteitsvraag wordt (ook) warmte vanuit de warmtebatterij geleverd. Warmteopslag is dus noodzakelijk om de elektriciteit, die een warmtepomp gebruikt, CO2 neutraal op te kunnen wekken.
Op naar een warme toekomst
De ontwikkelingen op het gebied van warmteopslag staan niet stil. Om warmteopslag in woningen toe te kunnen passen moet nog wel een grote sprong worden gemaakt. Voor een waterbuffer is vaak simpelweg geen ruimte. Compacte technieken die breed toepasbaar zijn voor woningen zijn nog niet marktrijp.
Bij een collectieve oplossing voor een gebouw of bij een warmtenet in combinatie met een wijkwarmtepomp kan met de huidige stand van de techniek wel al warmte opgeslagen worden. Grote buffervaten boven of ondergronds kunnen als warmtebatterij dienen. Bij warmtenetten wordt deze techniek al toegepast. Er worden ook nieuwe compactere warmtedragers uitgetest zoals phase change materials (PCMs) en thermochemische warmtebatterijen. Er is nog veel te ontdekken, maar wij kunnen ondertussen bijna niet meer om warmteopslag heen als onderdeel van een CO2 neutrale warmtevoorziening.
Alvast fijne feestdagen en op naar een leerzaam en duurzaam 2019!
