Van zwembad naar zandbak: De zandbatterij

22 oktober 2024

 

Opslag van duurzame energie blijft een interessant vraagstuk. Momenteel gebruiken we vooral fossiele energie, maar we willen naar meer duurzame energie-opwekking. Zonne- en windenergie zijn daarbij het verst ontwikkeld, maar voor de opbrengst zijn we volledig afhankelijk van het weer en de seizoenen. De produktie zal vrijwel nooit gelijke tred houden met de vraag naar energie. Opslag is een logische keuze. Hoe pak je dat aan?

In een eerder artikel had ik al een case aangegeven van een huis dat 2000 m3 aardgas verbruikt, voornamelijk voor verwarming. Dit is het equivalent van 17580 kWh aan energie. Zonnepanelen zijn in principe wel in staat om dit op te wekken (ik kwam op 64 stuks) maar ze doen dit vooral in de zomer, als er geen verwarming nodig is. Je wilt de energie produktie van de zomer dus opslaan in een buffer voor de winter. Met een opslag in warm water kwam je dan uit op 233 m3, een aardig zwembad.

In Finland wordt momenteel onderzoek verricht naar opslag in zand in plaats van in water. ‘A very Finnish thing’: Big sand battery to store wind and solar energy using crushed soapstone | Euronews  Het voordeel van zand is dat je naar veel hogere temperaturen kunt gaan als met water. Een zandtemperatuur van 500°C is goed uitvoerbaar. Met betere materialen is ook 1200°C haalbaar. Aangezien zand een warmtecapaciteit van 0.8 kJ/kg °C heeft kun je in een kg zand 0.8*(500-25) = 380 kJ opslaan. Voor de overbrugging van het stookseizoen zul je dus 17580*3600/380 = 166547 kg zand, ofwel 167 ton zand moeten gebruiken. We gaan dus van een groot zwembad (met opslag in warm water) naar een behoorlijk grote zandbak. Als we het zand tot 1200°C mogen opwarmen wordt het plaatje iets gunstiger, we kunnen dan 0.8*(1200-25) = 940 kJ/kg opslaan en hebben daarmee nog maar 17580*3600/940 = 67328 kg nodig. We gaan dus van 167 ton zand naar 67 ton zand. Het blijven nog altijd vrij grote hoeveelheden zand voor een huishouden.

Voor industriële toepassingen zijn er wel een paar interessante extra’s:

• De temperatuur van het zand is behoorlijk hoog. Dit betekent dat vrijwel alle energie in het zand kan worden benut om verbrandingslucht voor aardgas voor te verwarmen. Je kunt dan tussen de 30 en 60% van de aardgasenergie vervangen. Dit in tegenstelling tot het werken met waterbuffers, waar je vanwege de lage temperatuur van het water minder dan 10% van de aardgasenergie kunt vervangen.
• Vanwege de hoge temperatuur van het zand kun je een deel van de opgeslagen energie weer terug omzetten in elektriciteit. Je hebt immers een voldoende hoge temperatuur om stoom te maken of de hete lucht in een turbine te leiden. Dit kan interessant worden als je de dag/nacht verschillen vanwege zonnepanelen wilt uitvlakken. Zeker als je de vrijgekomen warmte ook nog eens gebruikt, bijvoorbeeld voor droogprocessen of voor het voorverwarmen van verbrandingslucht, kom je op interessante besparingen.

De auteur: Jan Hermans is Energy Expert bij Process | Energy die – met een stevige achtergrond in de procestechnologie- de industrie helpt op het gebied van energie efficiency -> energie verminderen en reductie van CO2 en NOx uitstoot.
Informatie of vragen over dit onderwerp: j.hermans @ pesupport.nl

Bij Process | Energy  werken gepensioneerde ingenieurs die U kunnen helpen met het vinden van de oplossing. En als er meer oplossingen zijn, kunnen we redelijk goed aangeven wat deze praktisch gezien betekenen, en of het met de stand van de techniek en kostprijzen een realistische oplossing is. Omdat we gepensioneerd zijn staan we los van politiek, commerciële belangen en hypes, en geven we een eerlijk en goed gefundeerd antwoord. Het vraagstuk van opslag en transport van energie heeft nog veel meer interessante kanten.
Informatie of vragen hoe gepensioneerden kunnen bijdragen aan Uw project: o.oosterhof @ pesupport.nl