Omdat die echter met pieken en dalen vrijkomen, is het noodzakelijk deze energie in buffers op te slaan, bijvoorbeeld in de vorm van warmte. Jarenlang stond deze techniek in de kinderschoenen. Inmiddels veroveren diverse buffersystemen echter hun plek op de duurzame energiemarkt.

Het mes snijdt in feite aan twee kanten. Warmte uit een buffer wordt gebruikt om een woning te voorzien van warm water voor de CV en uit de kraan. Doordat zo’n opslag de warmte op een hoge temperatuur kan leveren aan de warmtepomp of booster, is er minder elektriciteit nodig om het water op de juiste temperatuur te krijgen. Juist in de koudste periodes van het jaar reduceert dit de piekvraag naar energie.

Ondergrondse thermoskan

Een buffersysteem kent diverse verschijningsvormen, al hebben de twee voorbeelden hieronder wel iets gemeenschappelijk: je ziet ze niet. Zoals het Ecovat. “Het is eigenlijk een grote, ondergrondse thermoskan”, vergelijkt ingenieur Marijn van den Heuvel van Ecovat in Veghel. De betonnen cilinder heeft een diepte van 28,8 meter en doorsnede van 30 meter. Groter is mogelijk. De door het bedrijf gegarandeerde levensduur is 50 jaar.

Impressie van de technische ruimte van het Ecovat

Het Ecovat is gevuld met water, waarin warmte wordt opgeslagen tussen de 5 en 95 graden. Met de energie van bijvoorbeeld zonnecollectoren of restwarmte uit een fabriek, wordt het op temperatuur gebracht (thermische energieopslag). Omdat het warmere water naar boven stijgt, kunnen diverse ‘lagen temperatuur’ worden onttrokken aan het vat en worden gebruikt voor zowel het koelen als verwarmen van huizen.

Marijn van den Heuvel, ingenieur Ecovat in Veghel

Opslag missing link

Het opwekken van duurzame energie is volgens Van den Heuvel geen probleem. “De opslag ervan, dát is de missing link in de transitie naar duurzame energie. Daarnaast spelen wij in op de elektriciteitsmarkten. Op momenten dat er een enorm overschot aan duurzaam opgewekte elektriciteit is, wordt het netwerk overbelast. Wij nemen dan elektriciteit af om het net in balans te brengen en zetten die om in warmte.”

De ingenieur benadrukt dat het bouwen van een Ecovat geen doel op zich moet zijn, maar een middel om de warmte- en koudelevering nóg duurzamer en goedkoper te kunnen realiseren. Het systeem kan worden toegepast binnen grote en kleine warmte- en koudenetten, ten behoeve van minimaal 750 woningen. “Onze opslag dient hierbij als een plug-in, om mettertijd die duurzaamheid te kunnen garanderen.”

Meervoudig ruimtegebruik

De onderneming HoCoSto in Zundert maakt eveneens gebruik van een ondergrondse en met water gevulde buffer, zij het dat die maximaal 5,5 meter de bodem in gaat. Meest in het oog springend hierbij is het aluminium spaceframe. “Maar dat is puur constructief”, zegt Gerda Geerts, met haar man mede-eigenaar van HoCoSto (hot-cold storage). “Het zorgt ervoor dat het terrein na aanleg van de buffer weer kan worden gebruikt, bijvoorbeeld als speeltuin of parkeerplaats. Dat meervoudig ruimtegebruik is met name binnenstedelijk fijn.”

Impressie van het aluminium spaceframe van HoCoSto

Het systeem van HoCoSto verscheen in 2016 op de markt. Ook dit levert zowel warm water voor de verwarming en kraan, als koud water voor de topkoeling (koelen via de vloerverwarming). Het met name via zonnecollectoren verwarmde water kan maandenlang in de buffer worden opgeslagen.

“Het verschilt wel of je bij bestaande bouw warmte moet leveren of bij nieuwbouw”, weet Geerts. “De laatste categorie is beter geïsoleerd. Daarbij hoeft het water met minder hogere temperaturen een woning binnen te komen.” Bij bestaande huizen kunnen volgens haar in de ideale situatie de radiatoren blijven hangen. “Dat is met name voor woningcorporaties interessant. Die hoeven dan bij renovatie niet de hele technische installatie aan te passen en ook alleen maar de basisisolatie aan te brengen.”

Gerda Geerts, mede-eigenaar HoCoSto

Doorbraak in 2018

Een voordeel ten opzichte van de traditionele installaties voor warmte-koude-opslag (WKO) is dat HoCoSto lang niet zo diep de grond in gaat, stelt Geerts. Het bedrijf heeft daarom niet te maken met regulering vanuit de Wet bodembescherming. Bovendien gebruikt het systeem veel minder (pomp)energie dan een WKO.

Nadat de Zundertse onderneming in de beginjaren een tiental stand alone-projecten realiseerde bij particulieren, bedrijven, scholen en campings, volgde in 2018 de doorbraak. In dat jaar kwam vanuit het ministerie van Binnenlandse Zaken de vraag om proeftuinen binnen het Programma Aardgasvrije Wijken. Samen met een aantal energiecoöperaties ontwikkelde HoCoSto hiervoor een plan. Daardoor is het ondertussen in woonwijken actief.

Compleet warmte- en koudenet

“We doen nu een pilot in Nagele (Noordoostpolder, red.) voor 20 woningen. Maar uiteindelijk is de opdracht om daar het hele dorp met een kleine 500 woningen te verduurzamen met ons systeem. We gaan dan in de wijk meerdere buffers aanleggen. Maar die worden dus onder de grond weggewerkt.”    

Ecovat is momenteel aan de slag met een ontwikkeling in het Noord-Limburgse Panningen. Het gaat om een wijk met bestaande bebouwing die gasloos wordt gemaakt. “Hier ontwikkelen we een compleet warmte- en koudenet: zowel het opwekken en de opslag van energie als de levering, via een infrastructuur van leidingen en de afleversets voor in de woningen”, aldus Marijn van den Heuvel.

Transitievisie Warmte 

Elke gemeente moet voor eind 2021 een Transitievisie Warmte vaststellen. Daarin wordt onder meer duidelijk wanneer welke wijken van het aardgas kunnen worden afgekoppeld. De provincie Noord-Brabant biedt gemeenten hierin ondersteuning met het warmtebronnenregister, de adviseurs warmtetransitie en het Expertiseteam Warmte.

Ecovat heeft dus al voet aan de grond gekregen in een gemeente en ook HoCoSto heeft volgens Gerda Geerts behalve in Nagele ook in andere plaatsen genoeg ‘werk in uitvoering’: “Door te focussen op wijken en gemeentelijk vastgoed kun je uiteindelijk ook veel meer CO₂ besparen”.

Basaltbatterij

De CESAR-basaltbatterij, bedacht door Cees van Nimwegen uit Best, wordt door zijn bedrijf Nice developments al toegepast bij woningen in het Ecodorp Boekel. Via zonnepanelen opgewekte energie wordt in de vorm van elektriciteit door een buizenstelsel geleid in bijvoorbeeld een silo. De warmte die hierbij vrijkomt, kan langdurig worden opgeslagen in het bed van basaltstenen of edelstaalslakken waarin de buizen liggen. De temperatuur kan hierbij oplopen tot 500 graden. De verwarmde lucht uit de buizen brengt op aanvraag water in een buffertank op temperatuur. De naastgelegen woningen worden hiermee in de winter verwarmd; met energie dus die in de zomer is opgewekt en zonder gebruik van fossiele brandstoffen.

Wil je meer weten over de basaltbatterij? Brabant geeft Energie schreef er een mooi artikel over! 

Bekijk in de video Ecodorp Boekel vanuit de lucht

Zoutbatterij

De techniek om bijvoorbeeld een overmatig aanbod van zonne-energie in de zomer op te slaan, is de laatste jaren behoorlijk verbeterd. Een mooi voorbeeld hiervan is de door onderzoeksinstituut TNO en de Technische Universiteit Eindhoven ontwikkelde warmtebatterij: stabiel, zonder energieverlies en met een verwachte levensduur van minstens twintig jaar. De warmtebatterij werkt met twee componenten: waterdamp en een zouthydraat. Door deze te mengen, komt er warmte en daarmee energie vrij. Ze zijn daarna ook weer te scheiden, waardoor energie van bijvoorbeeld zonnepanelen of windmolens kan worden opgeslagen. In het stookseizoen 2022-2023 gaan pilots draaien met een prototype in woningen in Eindhoven, Zuid-Frankrijk en Polen, en één industriële pilot bij de Chemelot Campus in Geleen. De initiatiefnemers verwachten in 2024 met de batterij de markt op te gaan.