‘Energieopslag in zout 33x goedkoper dan lithium-ion’

Geschreven door

Moises van der Vlis

Gecontroleerd door

Geoff

Bijgewerkt op

1 maart 2023

[addtoany] ×

Op dit moment schommelen de energieprijzen wild. Op sommige momenten, bijvoorbeeld als de zon draait en het windstil is, zijn de energieprijzen heel hoog. Op andere momenten, als de zon volop schijnt en er ook nog eens een stevig windje staat, dalen de energieprijzen soms zelfs onder de nulgrens. De oplossing is natuurlijk energieopslag, maar helaas zijn de bestaande methodes voor energieopslag nogal duur.

Maar Nederlandse en Duitse ondernemers hebben een oplossing gevonden, namelijk energieopslag in materialen als steen of zout.

Het principe van de warmteaccu

Een warmteaccu slaat energie op in de vorm van warmte. Met warmte op zich kan je niet zoveel. Met een temperatuurverschil wel. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer energie je op kan slaan, en hoe efficiënter je de energie uit de warmteaccu kan halen. De grootste warmteaccu die we kennen is de aarde zelf. Miljarden jaren geleden is deze opgeladen met de energie van invallende asteroïden en wordt nu op temperatuur gehouden door radioactief verval.

Water is de beste warmteaccu die we kennen, maar er is een probleem met water: het verdampt bij 100 graden. Weliswaar slaat bijvoorbeeld basalt (0,84 kilojoule per kilo per graad Celsius) per kilo vijf maal zo weinig energie op als water (4,19 kilojoule per kilo per graad C), maar basalt kan je verhitten tot ver boven de 1000 graden voordat het zelfs maar smelt. En dat betekent weer dat je per kilo gloeiend heet basalt toch vele malen meer energie kan opslaan dan in water. Gesmolten zout heeft als voordeel boven basalt dat je het kan pompen. Ook kan je profiteren van de smelt- en stollingswarmte voor extra energieopslag.

Hoe groter, hoe beter

Het nadeel van alle warmteaccu’s is dat ze energie weglekken naar de omgeving. Hoe kleiner de warmteaccu, hoe groter dit probleem. Een thermosfles blijft een paar uur warm, de aarde al meer dan 4,5 miljard jaar. Dus daarom wil je een flink grote warmteaccu als het even kan, want die lekt minder warmte weg. De CESAR warmteaccu is bijvoorbeeld enorm groot, zo’n 30 m in doorsnede, maar daarmee kan je een klein woonwijkje gasvrij maken.

Ruwweg kan je zeggen: elke verachtvoudiging van het volume (verdubbeling van de doorsnede) betekent dat per liter het warmteverlies halveert. Dus een opslagvat van een halve kuub (8^3) verliest acht keer zo langzaam warmte, als een opslagvat van een liter.

Heb je een blok basalt van 200 x 200 x 200 meter “opgeladen” van 20 graden tot 600 graden? Dan zit hierin ongeveer evenveel warmte opgeslagen als bij het verbranden van de 40 miljard m3 aardgas die we in Nederland met z’n allen verbruiken, vrijkomt.

Energieopslag in zout

Bijna alle aardgas dat de industrie gebruikt, wordt gebruikt voor warmteproductie. Dus als je aan een andere warmtebron zou kunnen komen, zou dat het aardgasverbruik van de industrie tot bijna nul terugbrengen. En die oplossing is er nu: de warmteaccu. Als je een warmtenet onder bijvoorbeeld het Botlekgebied aan zou leggen, en dat opladen met de geproduceerde zonne- en windenergie, dan kan je het gehele gebied van het gas af halen en bovendien pieken op het spanningsnet dempen.

Dit is ook veel goedkoper dan lithium ion. Lithium is een schaars metaal. Ook gaan lithium ionbatterijen niet zo lang mee, omdat de structuur van de batterij verslechtert.

Warmtebatterijen: lowtech, daarom nauwelijks storingsgevoelig

Warmteaccu’s zitten extreem simpel in elkaar. In feite is het een klont materiaal met een gloeidraad en een buizenstelsel, waardoor je dat probleem van verslechtering niet, of veel minder, hebt. De Duitsers van de bedrijven Storasol (steen) en Frenell (gesmolten zout) zijn er zelfs in geslaagd de kosten terug te brengen tot 3% van de kosten van een even grote lithium ionbatterij. Per kilowattuur opgeslagen vermogen betaal je voor een grote gesmolten zout warmteaccu zo’n 40-70 euro.

Bij lithiumionbatterijen is dat bedrag zo’n 800-1400 euro per kWh. Dit laatste dan wel weer in de vorm van hoogwaardige elektrische energie die je bijna 100% kan benutten. Bij warmte ligt dit getal lager, afhankelijk van het temperatuursverschil. Maar bij deze hoge temperaturen is een rendement van 60-70% haalbaar, en bijna honderd procent als je de warmte rechtstreeks benut.

Seizoensopslag vereist enorme warmteaccu

Kleinschalige warmteaccu’s zijn hiermee prima geschikt om de dag-nacht verschillen te overbruggen. Voor seizoensopslag moet je aan een veel groter formaat warmteaccu’s denken. Denk dan al gauw aan enkele tientallen meters in doorsnede. Maar op zich is dat geen punt. Stadsverwarming maakt al gebruik van behoorlijk forse installaties, en de warmteaccu kan diep in de grond worden geplaatst zodat de ruimte boven de batterij te gebruiken is voor andere dingen. Kortom: dit is zeker een haalbare manier om hét grote problem voor de doorbraak van duurzame energie, seizoensopslag, op te lossen.