Staal gebruikt als warmteopslag in Berlijn

Opslag maakt het mogelijk om duurzame energie effectief in de energievoorziening te integreren. Terwijl opslag in batterijen alleen een oplossing is voor de elektriciteitssector, ondersteunt warmteopslag het gebruik van duurzame energie in alle sectoren. Met staal als opslagmedium is het zelfs mogelijk om elektriciteit via warmteopslag te recyclen.

Klassieke power-to-heatsystemen werken als dompelverwarming en gebruiken elektriciteit om water te verwarmen dat kan worden opgeslagen, of direct voor verwarming en als warm water kan worden gebruikt. Een nieuw alternatief is het gebruik van staal als warmteaccumulator. Dankzij de hoge warmtedichtheid en hoge opslagtemperaturen kan staal de energie niet alleen in warmtenetwerken afgeven, maar die ook weer als elektriciteit beschikbaar maken door middel van een stoomturbine.

Samen met de start-up op het gebied van energieopslag Lumenion en het Berlijnse Gewobag Energie- und Dienstleistungsgesellschaft, test Vattenfall deze innovatieve opslagtechniek voor gebruik in de huisvestingssector. In Berlijn-Tegel wordt een opslagblok met een capaciteit van 2,4 megawattuur in een proefproject getest voor commercieel gebruik en in reguliere werking gesteld.

Alexander Voigt, oprichter en algemeen directeur van Lumenion, zet uiteen wat de eigenheden van staal als opslagmedium zijn, en hoe we deze technologie in de praktijk kunnen toepassen.

Waarom staal gebruiken als energieopslag?

"Staal heeft twee voordelen: het is niet alleen bijzonder compact, maar kan ook tot bijzonder hoge temperaturen worden verhit – tot wel 650 graden Celsius. Hierdoor is het bijvoorbeeld mogelijk om warmte op te slaan in de ketelruimte van een woonwijk. Een dergelijke opslag heeft weinig ruimte nodig en kan toch grote hoeveelheden duurzame energie opslaan."

Hoe werkt zo'n hogetemperatuuropslag?

"In principe bestaat de hogetemperatuuraccumulator uit stalen platen die omgeven zijn door stikstof als warmtewisselaar. Als er in het elektriciteitsnet een elektriciteitsoverschot uit duurzame energiebronnen zoals wind of zon aanwezig is, worden de stalen platen verhit met gebruikmaking van heet stikstofgas. Om de warmte aan het staal te onttrekken, wordt de hete stikstof door pijpen in een warmtewisselaar geleid. Hier draagt de hete stikstof zijn energie over aan het hete water van het stadsverwarmingsnetwerk. Bovendien kan de hoge temperatuur ook worden gebruikt om hogetemperatuurstoom te produceren. Om elektriciteit te produceren kan een stoomturbine worden gebruikt."

Waar komt de warmte vandaan als er geen duurzame energie beschikbaar is?

"In het pilotproject is de opslag in staal zo ontworpen, dat de opgeslagen energie kan worden gebruikt met een tijdsvertraging tot 48 uur. De hogetemperatuuropslag gaat deel uitmaken van een warmtevoorzieningssysteem dat namens Gewobag door Vattenfall wordt geëxploiteerd. Het warmtevoorzieningssysteem omvat voor piekbelastingen ook andere decentrale systemen, zoals een gasgestookte gecombineerde warmte- en elektriciteitscentrale en een aardgasketel."

Hoe groot acht je het potentieel voor staal als opslagmedium?

"Enorm. Staal maakt het mogelijk om grote hoeveelheden duurzame energie op te slaan voor slechts twee cent per kilowattuur. Warmte kan ten minste 40 jaar in staal worden opgeslagen, waarschijnlijk zelfs langer. En zelfs aan het einde van de levensduur heeft het een restwaarde van 40 procent. Daarnaast kan de technologie gemakkelijk en snel op grotere schaal worden toegepast: alle essentiële benodigdheden zijn al op industriële schaal beschikbaar."