Meer dan 50 % van de uiteindelijke energie wordt wereldwijd gebruikt voor verwarming en koeling. Een aanzienlijke vermindering van CO2-uitstoot wordt mogelijk gemaakt door Thermische Energieopslag, (Thermal Energy Storage,TES), door piekafvlakking, lastverschuiving, verbeteringen in energie-efficiëntie. Maar ook door het toegenomen gebruik van hernieuwbare bronnen, afvalwarmteterugwinning.
De drie belangrijkste soorten TES zijn Sensibel (Sensible Thermal Energy Storage), Latente (Phase Change Materials, PCM’s) en Thermochemische- en Chemische opslag (ThermoChemical storage Materials, TCM's).
De opslag van thermische energie wordt gebruikt wanneer er een tijdsvertraging is tussen de hoogste productie, de beschikbaarheid van warmte of koude, en de grootste vraag van de gebouwgebruikers. De opslag dient dan om energiesystemen te beheren, bijvoorbeeld om warmte te leveren op piekmomenten, waardoor de algehele efficiëntie van het energiesysteem wordt verhoogd. Dit is met name interessant voor variabele hernieuwbare bronnen, zoals zonne-energie, maar ook voor constante hernieuwbare bronnen met een wisselende warmtevraag, zoals geothermie.
Sensibele energieopslag omvat het opslaan van warmte in een medium, vaak water, waardoor de temperatuur ervan stijgt. Hoe hoger de specifieke warmtecapaciteit van het medium, hoe meer warmte het kan opslaan. Op water gebaseerde sensibele energieopslag wordt vaak aangetroffen in huishoudelijke warm waterboilers en verwarmingsbuffers, evenals grootschalige stadsverwarmings- en koelnetwerken.
Bij Phase Change Materials (PCM's), ook wel faseovergangsmaterialen genoemd, wordt de warmte opgeslagen in de verandering van de fysieke fase van het opslagmateriaal, bijvoorbeeld van vast naar vloeibaar of van vloeibaar naar vast. Veelgebruikte PCM's zijn paraffines, vetzuren of zouthydraten. Minder gebruikelijke en minder technologisch volwassen PCM's zijn gebaseerd op vaste-vaste overgangen en kunnen interessante perspectieven bieden (bijv. intrinsieke vormstabiliteit en superieure thermofysische eigenschappen, maar vereisen nog steeds aanzienlijke onderzoeks-inspanning om een levensvatbare oplossing te worden.
Het voordeel van PCM is dat een grote hoeveelheid warmte kan worden opgeslagen bij de faseveranderingstemperatuur. Daarom heeft deze opslagtechnologie grote voordelen in toepassingen waarin de temperatuur idealiter stabiel wordt gehouden, zoals bij binnentemperatuurregeling of bij warmtepomptoepassingen. PCM-marktproducten voor gebouwen zijn bouwmaterialen of elementen met intrinsieke eigenschappen waardoor ze warmte kunnen absorberen en afgeven tijdens faseovergangscycli om de kamertemperatuur te bufferen, terwijl er steeds meer warmwaterboilers met PCM op de markt komen.
PCM's zijn het compacte TES-type dat een hoog technology readiness level (TRL) heeft, met veel marktklare systemen met PCM's. Ondanks deze successen heeft PCM-ontwerp veel techno-economische uitdagingen die overwonnen moeten worden, op materiaal-, component- en systeemniveau, om hun wijdverbreide en vooral grootschalige inzet te realiseren.
Een algemene uitdaging voor alle TES-technologieën is om goede businesscases te vinden voor de opslagopties. Er moet een financiële rechtvaardiging worden gevonden voor elke TES op de markt, piekafvlakking, lastverschuiving, verbeteringen in energie-efficiëntie, toegenomen gebruik van hernieuwbare bronnen, toegenomen warmteterugwinning en flexibele sectorkoppelingsdiensten voor zowel thermische als elektrische sectoren. Proof Of Concepts dragen hier aan bij door kennis- en ervaring uitwisseling.
In ThermoChemische Materialen (TCM's), wordt warmte opgeslagen door een chemische verandering van het materiaal te veroorzaken. Dit kan in de vorm van sorptie, waarbij een damp van één materiaal wordt geabsorbeerd door een poreus dragermateriaal, zoals silicagel of zeolieten. Of wanneer een damp wordt opgenomen door een zout, waardoor de kristalstructuur van het zout verandert. Dit is te zien bij zouthydraten, het opnemen van waterdamp of bij ammoniak. Bij chemische opslag leidt de opname van warmte tot de vorming van een andere chemische substantie, zoals een metaalhydroxide tot een metaalhydride. Het vereist over het algemeen hogere temperaturen om dit soort reacties te veroorzaken. Zowel TCM's als thermochemische opslagtechnologieën bevinden zich in een ontwikkelingsfase en zullen naar verwachting de komende vijf jaar op de markt komen.
Heeft u naar aanleiding van deze informatie over de Thermische energieopslag nog vragen , dan kunt hiervoor gemakkelijk contact opnemen middels het contactformulier en met het hierbij genoemde telefoonnummer en/of email.
[bron: IWG5 Buildings]