Opslag van energie: van een zwembad tot minder dan een zandkorrel

22 oktober 2024

 

Onze energievoorziening is aan het veranderen. We gaan steeds meer van fossiele energie (aardgas, olie) naar alternatieve bronnen. Een probleem is daarbij dat je energie niet simpel kunt opslaan, terwijl je dat wel zou willen. Immers, zonnepanelen leveren het meest op midden op de dag als we aan de siësta zitten en niet zo heel veel verbruiken, maar we willen ’s nachts wel onze mobiele telefoon en de auto opladen, en televisiekijken of de computer gebruiken. Helaas is de ontwikkeling van manepanelen nog niet zo ver als die van zonnepanelen 😉, dus als we puur op zonne-energie willen vertrouwen zullen we de opgewekte energie van overdag willen opslaan voor gebruik in de nacht.

Iets soortgelijks is aan de hand met het seizoenspatroon. Met de huidige gasprijzen is het aantrekkelijk om het huis te verwarmen met de combinatie van een warmtepomp en zelf opgewekte zonne-energie. Ook hier is er een mismatch. Zonnepanelen leveren ’s zomers het meest op (bij mij thuis zo’n 40 kWh/maand per paneel) terwijl je de energie voor de warmtepomp juist ’s winters nodig hebt. Dan is de opbrengst van een zonnepaneel veel lager, als je geluk hebt 6 kWh per paneel per maand. De vraag kwam of je met heel veel zonnepanelen ook warmte kunt opslaan voor de winter. Zou je bijvoorbeeld water kunnen opwarmen met overtollige energie van de zonnepanelen in de zomer, deze in een buffer kunnen opslaan en dan ’s winters gebruiken voor de verwarming? Hoe groot moet dan de buffer zijn? En hoe bereken je dat?

Als voorbeeld nemen we een relatief groot huis, dat momenteel 2000 m3 gas nodig heeft in het stookseizoen. Met een calorische onderwaarde van 8.79 kWh/ m3 gas is dit 17580 kWh in een jaar. Dit kun je over een jaar met 64 zonnepanelen opwekken, een flink aantal maar zeker niet onmogelijk. Het probleem is alleen dat je het opwekt in de zomer en nodig hebt in de winter. Kun je dit opslaan in water? Hoeveel heb je dan nodig?

Water heeft een soortelijke warmte van 4,184 kJ per kg per °C. Als we er van uit gaan dat we het water afkoelen naar 25°C in onze CV is alles boven deze 25°C nuttige warmte.    1 kg water is ongeveer een liter. We warmen het water op naar 90°C dus hebben we per liter 4.184 x (90-25) = 272 kJ opgeslagen. Wat we nodig hebben is 17580 kWh waarbij 1 kWh 3600 kJ is, dus voor de opslag is nodig: 17420 x 3600/272 = 232676 liter ofwel 233 kubieke meter water. In zwembadthermen kom je dan op een bad van 10 bij 23 meter, 1 meter diep, een heel aardig prive-zwembad. Met 10 huishoudens kom je in de buurt van een olympisch zwembad (dat een inhoud van 2500 kubieke meter heeft)

Ik heb de vraagsteller meegedeeld dat ik in de maand mei, als het water een aangename 25-30°C bereikt heeft, graag van zijn zwembad gebruik wil maken.

Aan het andere uiterste van de schaal ligt de energie-inhoud die volgens een zekere A. Einstein in massa opgeslagen ligt. Met zijn formule e=mc². Dezelfde 17580 kWh komt dan neer op een gewicht van 17580*3600/ (300.000.000)² = 7 x 10^-10 kg. Dit is 0.0007 microgram, veel minder dan een zandkorrel.  De conclusie is dat er technisch gezien zeker een oplossing moet zijn voor het opslagprobleem.

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