Het is een publiek geheim dat veel bedrijven nog veel proceswarmte lozen. Volgens een onderzoek van Urgenda gaat daardoor jaarlijks 470 PJ aan hoge en middentemperatuur-warmte verloren. Temperaturen van rond de 70 °C zijn te laagwaardig voor veel industriële processen en verdwijnen via koeltorens de lucht in. Niet voor niets investeren bedrijven en overheden steeds vaker in warmtenetten die de warmte transporteren naar de omgeving waar deze nog wel nuttig is: de gebouwde omgeving.
Toch is de businesscase voor dit soort projecten vaak lastig rond te krijgen. Om zo weinig mogelijk warmte tijdens het transport te verliezen, zijn vaak dure, geïsoleerde leidingen nodig. Bovendien is de ondergrond in Nederland steeds voller aan het worden, waardoor de tracé-planning en de uiteindelijke uitvoering van de graafwerkzaamheden lang kunnen duren. En dan zijn bedrijven en overheden ook nog bang voor een zogenaamde lock in. Als ze na procesoptimalisatie de warmte niet meer kunnen leveren, voldoen ze niet meer aan de leveringsverplichting. En zitten ze bovendien met een waardeloze warmte-infrastructuur. Daarmee verplicht de aansluiting op een warmtenet bedrijven dus min of meer tot voortzetting van suboptimale processen.
Batterij
De startup Cellcius denkt met thermische conversie een oplossing te hebben gevonden voor het warmtetransport- en opslagprobleem. Het bedrijf stuurt warme lucht door een bed van zout waar de warmte in wordt opgeslagen. Opgeslagen water in het zout verdampt. Het zout transporteert men vervolgens in een zeecontainer naar een huizenblok, flatgebouw of bijvoorbeeld een ziekenhuis. Hier keert men het proces om en blaast men vochtige lucht door het zoutbed. Daardoor laat de batterij de opgeslagen warmte vrij, dat vervolgens via een warmtewisselaar de gebouwen ingaat. Dus geen dure infrastructuur, geen lange wachttijden en als een bedrijf geen warmte meer overheeft, gaat de container gewoon naar een ander bedrijf.
Zout
Het geheim van de innovatie zit met name in de structuur van het zoutcomposiet (K2CO3). Maar ook de manier van laden en ontladen van het zout in een reactor was onderwerp van onderzoek. Aan CEO Evert Rietdijk de taak om de technologie die TU/e-hoogleraar Olaf Adan bedacht verder te brengen: “TNO en de Technische Universiteit Eindhoven zochten lang naar een materiaal dat over de juiste eigenschappen beschikt tijdens het opladen en ontladen zoals temperatuurbereik, toxiciteit en energiedichtheid. Dat is gelukt. We hebben nu een medium dat niet degenereert en voldoende lang meegaat. Je kunt het eindeloos opladen en ontladen, zonder verlies van de eigenschappen.”
Het zout reageert bij een temperatuur van rond de 70 °C. De batterij levert warmte met een temperatuur tussen de 40 en 90 °C af aan het warmtenetwerk. Huizen met vloerverwarming zouden aan deze temperatuur al genoeg hebben, maar zelfs huizen met meer traditionele cv systemen kunnen worden verwarmd. Al blijft het altijd slim om goed te isoleren en met lagere temperaturen te verwarmen.
Pilot
Inmiddels kondigde het bedrijf de eerste pilot aan bij chemiepark Chemelot in Geleen. “De industrie op het Chemelot-terrein overwoog al om warmte uit te koppelen naar de nabije omgeving”, zegt Rietdijk. “Maar de aanleg van een warmtenet vormde nog een struikelblok. Nu voeren we eerst een proef uit met een blok van vijftig huizen in, naar alle waarschijnlijkheid, Sittard-Geleen. We moeten daarvoor een installatie bouwen op het Chemelot-terrein waar we de batterij via een warmtewisselaar laden. Hoe lang dat duurt is afhankelijk van de temperatuur die de fabrieken op het Chemelot-terrein kunnen leveren. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller het gaat.”
De zeecontainer met een capaciteit van zo’n tien GJ en een vermogen van honderd kW is opgedeeld in compartimenten die om de beurt worden geladen. Vervolgens gaat de container per vrachtwagen, trein of schip naar de gebruiker. Rietdijk: “Ook bij de gebruiker zal een installatie moeten worden gebouwd die de warmte kan afgeven aan het huizenblok. Is dat gereed, dan kunnen we beginnen met de eerste praktijkproeven. Dan pas weten we ook exact hoe vaak we de batterij moeten vervangen en hoeveel containers we nodig hebben. De schatting is nu dat een lading gemiddeld een week meegaat. Dus net zo vaak als de GFT en PMD-containers worden geleegd, krijgt ook de warmtecontainer een nieuwe lading.”
Rietdijk verwacht de beide installaties eind 2023 te kunnen installeren en beginnen met testen. De onderzoekers willen nog graag weten hoe de batterij in dagelijkse leven wordt ingezet. Bovendien wil men weten hoe ze de batterij het beste kunnen inpassen in het dynamische energiesysteem. Een ding is in ieder geval zeker: de batterij zal het systeemrendement van zowel de industrie als de gebouwde omgeving aanzienlijk verhogen.