Warmtebatterij voorziet in thermische energie zonder lithium

Een Noorse warmtebatterij gebruikt een speciaal ontworpen aluminium warmtewisselaar om goedkope of overtollige energie tijdelijk op te slaan. Een ultrasoon meetsysteem lost daarbij een lastig technisch probleem op: bepalen hoeveel energie er nog daadwerkelijk in het materiaal zit. Volgens ontwikkelaar Cartesian Energy kan grootschalige toepassing een aanzienlijk deel van de Europese piekvraag naar energie verschuiven.

De Thermal Box, niet groter dan een industriële koelkast, slaat energie niet elektrisch maar thermisch op. Daarvoor gebruikt het systeem een materiaal dat tijdens het smelten veel warmte opneemt en bij het stollen weer afgeeft. Dit kan het systeem duizenden keren op rij doen, zonder dat er iets vervangen hoeft te worden.

Een belangrijke technische uitdaging is het bepalen van de laadtoestand. Bij een PCM, een phase changing material, kan een deel van het materiaal vloeibaar zijn terwijl een ander deel nog vast is. Daardoor is niet eenvoudig vast te stellen hoeveel energie nog beschikbaar is. Ontwikkelaar Cartesian ontwierp hiervoor een ultrasoon meetsysteem. Daarmee kan de verhouding tussen de verschillende fasen worden bepaald zonder het opslagmateriaal fysiek te verstoren. De besturing kan vervolgens berekenen hoeveel thermische energie beschikbaar is.

Volgens Cartesian kan het systeem met meer dan 180 verschillende faseovergangsmaterialen werken, binnen een temperatuurbereik van ongeveer -20 tot 120 °C. Daardoor zijn zowel verwarmings- als koeltoepassingen mogelijk.

Amazon

Amazon gaat de technologie testen en heeft dertig Thermal Boxes besteld voor locaties in drie landen. Bij distributiecentra in Engeland worden de systemen onder meer gebruikt om de beschikbare koelcapaciteit te vergroten. Door op rustige momenten koude op te slaan en die tijdens piekuren te gebruiken, zou daar volgens Cartesian 38 procent extra koelcapaciteit beschikbaar komen zonder dat daarvoor een overeenkomstige uitbreiding van het elektrische vermogen nodig is.

Het bedrijf ziet vooral potentie op grotere schaal. Wanneer de technologie in een deel van de Europese commerciële gebouwen wordt toegepast, zou volgens eigen berekeningen ongeveer 7 GW aan elektrisch piekvermogen kunnen worden verschoven. Die capaciteit staat niet gelijk aan 7 GW nieuwe elektriciteitsproductie. De warmtebatterijen produceren immers geen energie, maar verplaatsen de vraag naar momenten waarop voldoende elektriciteit beschikbaar is.