Hoe werkt thermische energieopslag?

Thermische energieopslag (TES) slaat warmte of koude tijdelijk op, optimaliseert energieverbruik, bespaart kosten en vermindert emissies via gevoeligheidswarmte, latente warmte en thermochemische methoden.

Hoe werkt thermische energieopslag?

Thermische energieopslag (TES) is een techniek die wordt gebruikt om warmte of koude tijdelijk op te slaan voor later gebruik. Dit systeem helpt bij het optimaliseren van het energieverbruik, het besparen van kosten en het verminderen van emissies. Er zijn verschillende methoden om thermische energie op te slaan, waaronder gevoeligheidswarmte, latente warmte en thermochemische opslag.

Gevoeligheidswarmte

Bij gevoeligheidswarmte wordt energie opgeslagen door de temperatuur van een opslagmedium (zoals water, zand of steen) te verhogen of te verlagen. De hoeveelheid opgeslagen energie \(Q\) kan worden berekend met de formule:

Q = m * c * ΔT

Hierbij is:

m de massa van het opslagmedium (in kilogram)

c de specifieke warmtecapaciteit van het opslagmedium (in J/kg⋅°C)

ΔT de temperatuursverandering (in °C)

Latente warmte

Latente warmteopslag maakt gebruik van faseveranderingen van materialen, zoals het smelten of bevriezen van een stof. Bij deze methode blijft de temperatuur van het opslagmedium constant terwijl het energie absorbeert of afgeeft tijdens de faseverandering. De formule voor de opgeslagen energie in dit geval is:

Q = m * L

Hierbij is:

m de massa van het opslagmedium

L de latente warmte (in J/kg)

Thermochemische opslag

Bij thermochemische opslag wordt energie opgeslagen en afgegeven door middel van chemische reacties. Een typisch voorbeeld is het absorberen en desorberen van waterdamp door een materiaal zoals silicagel. Deze methode kan een hoge energiedichtheid bereiken en biedt langere opslagperioden zonder energieverlies.

De energie \(Q\) die vrijkomt of wordt opgenomen bij een chemische reactie is afhankelijk van de enthalpieverandering (\(ΔH\)) van de reactie:

Q = n * ΔH

Hierbij is:

n het aantal mol van de reagerende stof

ΔH de enthalpieverandering (in J/mol)

Toepassingen van thermische energieopslag

TES heeft verschillende toepassingen, waaronder:

Seizoensopslag: Energieopslag van zomerse overtollige warmte voor gebruik in de winter.

Dag-nacht opslag: Opslaan van zonne-energie gedurende de dag en gebruiken van de opgeslagen energie ‘s nachts.

Afvlakking van pieken: Verminderen van elektriciteitsvraag tijdens piekuren door energieopslag en -terugwinning.

District verwarmingssystemen: Gebruikt in stedelijke gebieden voor collectieve verwarming, wat efficiëntie en kostenbesparing bevordert.

Thermische energieopslag speelt een cruciale rol in de energietransitie door bij te dragen aan de efficiëntie van hernieuwbare energiebronnen en het verbeteren van de energie-onafhankelijkheid. Met voortdurende innovatie en ontwikkeling zullen TES-systemen in de toekomst waarschijnlijk een nog groter aandeel hebben in duurzame energieoplossingen.