Silo vol zand houdt Fins warmtenet 5 dagen op temperatuur
De Finse startup Polar Night Energy en nutsbedrijf Lahti Energia bouwen samen een grote zandbatterij met 250 megawattuur (thermische) opslagcapaciteit. De zandbatterij levert warmte aan het warmtenet van het dorp Vääksy.
De geplande zandbatterij bestaat uit een geïsoleerde stalen silo van 14 meter hoog en 15 meter breed, gevuld met 2400 ton aan zand.
In uren waarin er genoeg duurzame elektriciteit beschikbaar is, gebruikt Polar Night Energy elektriciteit om het zand te verwarmen. Dat kan in deze installatie tot boven de 500 graden Celsius. Als het lokale warmtenet warmte vraagt, levert de startup de opgeslagen warmte via een warmtewisselaar aan het warmtenet. Het zand koelt dan weer af.
Het voor Vääksy geplande systeem kan 2 megawatt aan warmte leveren. Met een opslagcapaciteit van 250 megawattuur houdt het systeem dat op vol vermogen 125 uur vol, ofwel 5 dagen en een beetje. Opwarmen van het zand van koud tot 500 graden zal ook een dag of 5 duren. De bouw van de silo start begin 2026. In de zomer van 2027 moet het systeem draaien.
Bij het op- en ontladen van het systeem gaat volgens Polar Night Energy samen zo’n 5% van de toegevoerde energie verloren. Het energieverlies door afkoeling – in de tijd tussen het op- en ontladen – schat de startup op gemiddeld nog eens 5%, uitgaande van goede benutting van het systeem. Als er maanden tussen het op- en ontladen zit dan verliest het systeem tientallen procenten van de toegevoerde warmte, maar als er maanden tussen op- en ontladen zit is opslag sowieso niet zo’n goed idee. Eerder dit jaar nam de startup al een kleinere zandbatterij in gebruik, zie video onderaan dit bericht.
Iets compacter maar veel trager dan warmteopslag in water
Opslag van warmte gekoppeld aan warmtenetten is vrij gangbaar. Meestal bufferen warmtebedrijven de warmte direct in het water dat zij ook door de leidingen pompen. Het kookpunt van water is daarbij een uitdaging, als je water bij een temperatuur boven de 100 graden wil bewaren dan is een geïsoleerd drukvat nodig.
Vattenfall slaat bij Amsterdam bijvoorbeeld energie op in water van 120 graden, in een drukvat van 50 meter hoog en 26 meter breed. Goed voor 1.800 megawattuur aan opgeslagen warmte. Dit type waterbuffers is vooral geschikt om pieken in het warmteverbruik op te vangen, bijvoorbeeld in de ochtend als duizenden mensen tegelijk douchen.
Bij warmteopslag in zand is warmteoverdracht naar het water nodig. Dat gaat inherent wat trager dan rondpompen van het hete water zelf. Echter bouwt (droog) heet zand geen druk op, zodat zonder zware constructie veel hogere temperaturen mogelijk zijn. Per kuub zand van 500+ graden slaat Polar Night Energy ruwweg anderhalf keer zoveel warmte op als Vattenfall in water. Mooi, maar het is de vraag of een goeie 30% minder volume de extra warmteoverdracht echt waard is.
Extra voordeel van de hoge temperatuur kan zijn dat ook terugwinning van elektriciteit met de opgeslagen warmte mogelijk is.
Als de zandbatterij een stoomturbine aandrijft en dan de restwarmte aan het warmtenet levert, is de opgeslagen energie meer waard dan bij pure warmtelevering. Deze optie onderzoekt Polar Night Energy in een ander project in Finland.
Hieronder een video van een operationele, kleinere zandbatterij.
Bron: Polar Night Energy / Imagecredit: Polar Night Energy
Oprichter WattisDuurzaam en duurzaamheidsadviseur bij We-Boost Transitions.
Eco-dorp Boekel maakt gebruik van een bunker gevuld met staalslakken. Zijn daar resultaten can bekend?
Mooi systeem: rechtstreeks van zon en wind naar warmte-opslag met een hoog rendement. De temperatuur van circa 500 graden maakt het bovendien inzetbaar voor lichtere industriële processen.
Een interessante tegenhanger is de Rondo Heat Battery (RHB), die al enige tijd commercieel wordt toegepast. Heineken gebruikt deze technologie bijvoorbeeld in Portugal. Zie: https://interestingengineering.com/energy/largest-heat-battery-to-brew-beer
Rondo slaat warmte niet op in zand, maar in steen (refractory bricks). De werktemperaturen lopen daarbij op tot 1.500 graden Celsius, waardoor het een veel grotere energiedichtheid haalt en geschikt is voor zware industriële processen zoals stoomproductie, drogen, voedselproductie en metallurgie.
Door die extreem hoge temperatuur komt de volumetrische warmtecapaciteit verrassend dicht in de buurt van elektrochemische opslag. Ter vergelijking:
Rondo haalt ongeveer 40–50 kWh per m³ (thermisch).
Een Tesla Powerwall zit rond 100 kWh per m³ (elektrisch).