nieuws

Warmte en koude in stilstaand water

bouwbreed Premium

Het Ecovat slaat laagsgewijs warmte en koude op in een buffer vol stilstaand water. Het gelijknamige bedrijf uit Uden verwacht met de techniek complete wijken te kunnen bedienen.

Opslag van thermische energie helpt de vraag en het aanbod van warmte en koude op elkaar af te stemmen. “Ondergrondse WKO-systemen zijn wettelijk gebonden aan bepaalde temperaturen”, zegt uitvinder en directeur/eigenaar van Ecovat Aris de Groot. “Het rendement van bovengrondse systemen zoals die tot nog toe worden beproefd, wordt beperkt door technische onvolkomenheden.”

Het Ecovat van de gelijknamige systeemontwikkelaar uit Uden is in feite een bovengronds systeem dat onder de grond wordt toegepast. Maar anders dan bij de bovengrondse technieken worden warmte en koude afgetapt zonder het water rond te pompen.

Warm of koud water door een wisselaar pompen, betekent dat de gelaagdheid verstoord raakt. “Warm en koud worden uniform lauw waardoor de kwaliteit van de energie met zo’n 40 procent vermindert”, zegt De Groot.

Het systeem van Ecovat behoudt de stratificatie met onder in het vat het koude water vanaf 5 graden Celsius en bovenin het warme van 90 graden Celsius. Deze gelaagdheid blijft intact zolang het water stil staat. Wisselaars in de wanden voeren warmte en koude af en aan. De wisselaars zijn op verschillende hoogtes hydraulisch van elkaar gescheiden. De afzonderlijke segmenten in het vat kunnen zo op verschillende temperaturen worden geladen en ontladen. De Groot: “Hierdoor kan een gemiddeld hogere temperatuur in het vat worden opgeslagen en kunnen de temperaturen optimaal aangepast worden aan de vraag en het aanbod.”

Het binnenvat is thermisch gesloten. De ruimte tussen het binnen- en het buitenvat is over de hele hoogte zwaar geïsoleerd. De elementen waaruit het binnenvat is opgebouwd, zijn ook horizontaal geïsoleerd: warmte uit de hogere lagen kan daardoor niet weglekken naar de koudere onderste lagen. Hoe groter het Ecovat, hoe efficiënter het systeem wordt.

De constructie van een Ecovat begint met het vormen van de buitenwand. Dat gebeurt door middel van Soilmixen. Is de cilinder eenmaal gevormd, dan wordt de grond eruit gegraven. In het gat worden de wanddelen en het binnenvat met de wisselaars geplaatst. Het vat bestaat uit vier van elkaar geïsoleerde ringen. Een geïsoleerd betonnen deksel sluit het vat af. Als laatste wordt het deksel afgewerkt met beton, grond en eventueel groen dat het Ecovat aan het zicht onttrekt. De bodem blijft open zodat het uitgegraven gat zich kan vullen met grondwater. Het grondwater gaat er niet uit.

Als het vat is gevuld, kan het worden opgeladen met bijvoorbeeld restwarmte uit de industrie. De Groot denkt ook aan combinaties met grote(re) zonnestroominstallaties. In die opzet worden de panelen gekoeld zodat ze meer elektriciteit opwekken. De opgenomen warmte wordt in de buffer opgeslagen. Een eventuele overmaat aan zonnestroom kan via een warmtepomp worden omgezet in warmte. Hetzelfde kan met een teveel aan windstroom. Mede op die manier kan een netbeheerder de kans op elektrische overbelasting beperken, zonder te investeren in dure maatregelen voor het netwerk.

Ecovat ontwikkelde zelf een gekoeld zonnepaneel. Op het systeem is octrooi aangevraagd. In een typische toepassing zou een vierkante meter paneel overdag over een jaar gemeten ruim 150 kilowattuur stroom kunnen opwekken. De hoeveelheid warmte zou dan ongeveer 480 kilowattuur zijn. In de winter zou langs die weg 250 kilowattuur koude voor de zomer kunnen worden gewonnen. De zonnestroom wordt gebruikt om twee in cascade geschakelde warmtepompen aan te drijven. Deze toestellen zorgen voor warmte van 90 graden Celsius. De COP, de verhouding tussen de toegevoerde en afgenomen energie, is dan gemiddeld 5.

Hoe groter een Ecovat, hoe lager de kostprijs per kubieke meter opslagvermogen wordt, becijfert het ontwikkelende bedrijf. Grotere systemen worden niet alleen goedkoper per kubieke meter, ze worden ook efficiënter omdat de verhouding tussen kubieke meters en vierkante meters omsloten oppervlak steeds kleiner wordt en dus goedkoper.

Een economisch renderend systeem begint bij een inhoud van 15.000 tot 20.000 kubieke meter. De investering in vat en toebehoren komt dan op ongeveer 1,1 miljoen euro, wat overeenkomt met 59 euro per kubieke meter. Het systeem slaat tot ruim 1,1 miljoen kilowattuur aan thermische energie op. De grootste uitvoering met een inhoud van 60.000 kubieke meter kost een kleine 2,3 miljoen euro, wat overeenkomt met 39 euro per kubieke meter. Dit systeem slaat tot zo’n 3,4 miljoen kilowattuur aan thermische energie op.

Met 1500 kubieke meter is het prototype dat Ecovat in Uden bouwt volgens het bedrijf ‘suboptimaal’. Als product kost het vat 344.000 euro. De totale investering voor het complete prototype bedraagt ruim 600.000 euro. Dat is vooralsnog meer dan ruim bemeten; om het kantoor uit het proefproject te bedienen, had het wat Ecovat betreft makkelijk 60 procent kleiner gekund. Het systeem slaat tot zo’n 87.000 kilowattuur aan thermische energie op.

Reageer op dit artikel