Cellcius: dé compacte warmtebatterij voor energieopslag

Warmte opslaan in zout en die vervolgens via een thermochemische reactie weer vrijmaken zonder dat daarbij energie verloren gaat. Dat is één ding. Maar een technologie en apparaat ontwikkelen waarbij dat proces op een rendabele manier in de praktijk kan worden toegepast, dat is toch een heel ander verhaal. Zeker op grotere schaal, dus in straten of zelfs hele wijken. Olaf Adan, hoogleraar bij TU/e en principal scientist bij TNO, werkt samen met zijn onderzoeksteam al ruim 10 jaar aan zo’n totaaloplossing voor energieopslag.

"Onze ambities zijn groot. We denken dat onze oplossing voor warmteopslag met name een belangrijke bijdrage kan leveren bij het op piekmomenten ontlasten van warmte- en elektriciteitsnetten. Voor de energietransitie is dat momenteel nog een belangrijk knelpunt. Dus het voelt goed om een bijdrage te kunnen leveren aan een van de mogelijke oplossingen voor dat probleem."

Olaf Adan - Hoogleraar bij TU/e en principal scientist bij TNO

Zo werkt de warmtebatterij

De grootste uitdaging is de stabiliteit van de zoutdeeltjes. Als je waterdamp aan zoutkristallen toevoegt, worden ze groter en komt er warmte vrij. Om het systeem vervolgens weer op te laden, moeten je die zoutkristallen niet alleen van het water scheiden, ze krijgen ook weer hun oorspronkelijke formaat terug. Dat is precies wat er ook gebeurt als je energie in de warmtebatterij stopt. Alleen is het met de meeste zoutsoorten niet mogelijk om dat heel vaak te doen. De zoutdeeltjes kunnen dan gaan samenklonteren of uit elkaar vallen.

Hoge opslagcapaciteit

Na jarenlange experimenten met verschillende soorten zout en opstellingen, volgde in 2017 de doorbraak. Toen bleek dat een specifiek ontwikkeld zoutcomposiet – met K2CO3 (kaliumcarbonaat) als basismateriaal – de gewenste eigenschappen bezit. Bij maandelijks laden en ontladen blijft dit zoutcomposiet stabiel en kan het meer dan twintig jaar mee. En de opslagcapaciteit? Die is vele malen groter dan die van warmteopslag in water. Daardoor kun je het in principe in een compact apparaat toepassen.

Bonus: extra CO2-reductie

De warmtebatterij kun je zowel met warmte als met elektriciteit laden. Dus ook met de stroom van zonnepanelen. Daarbij gaat er geen energie verloren. En dat maakt deze manier van energieopslag veel duurzamer dan bijvoorbeeld het gebruik van een elektrische huisbatterij. Maar dat is nog niet alles: voor de productie van kaliumcarbonaat is CO2 nodig. Dat zorgt dus nog voor een extra CO2-reductie.

Spin-off Cellcius

De volgende uitdaging is het ontwikkelen en in de markt zetten van een compact, robuust en betaalbaar apparaat voor energieopslag. Een apparaat dat in verschillende situaties een hoog rendement heeft en dat daarbij ook nog eens makkelijk te installeren en te gebruiken is. Om die ontwikkeling te versnellen hebben we samen met TU/e een spin-off opgericht, Cellcius, die nauw samenwerkt met industriële bedrijven.

Die samenwerking is niet alleen essentieel om een apparaat in de markt te zetten dat aansluit bij de behoeften van de gebruikers. Maar ook om de productie van zowel de apparaten als het benodigde kaliumcarbonaat straks snel op te schalen. Daarbij ziet het ernaar uit dat deze oplossing niet alleen geschikt is voor gebruik in individuele woningen, maar vooral voor warmteopslag op straat- en wijkniveau.

Internationaal demonstratieproject

In Eindhoven heeft Cellcius een aantal woningen voorzien van een prototype. En daarnaast ook enkele woningen in Zuid-Frankrijk en Polen. Dit internationale demonstratieproject wordt deels gefinancierd met geld van de Europese Commissie. Het project zal meer duidelijkheid geven over het effect van verschillende klimaattypes en woningsoorten op de werking van de warmtebatterij.

Marktrijpe producten

Op dit moment ontwikkelt Cellcius producten voor grootschalige toepassing op straat- en wijkniveau. Producten voor toepassing in woningen worden op nog niet voorzien in de nabije toekomst.