Een slimme tank als ‘coole’ oplossing om warmte op te slaan

Tekst: Mauro Mereu van Innovation Origins

Als je zonnepanelen hebt, dan weet je hoe handig het is om wat energie opgeslagen te hebben voor de momenten dat de zon niet schijnt. De opwekking van energie en het verbruik ervan vinden nu eenmaal veelal niet gelijktijdig plaats. Het is daarom handig als je opgewekte warmte zou kunnen opslaan. Probleem daarbij is dat er in veel gebouwen te weinig ruimte is om zoiets te realiseren. De oplossing die een Hongaars bedrijf voor dat probleem biedt, zou wel eens een doorbraak kunnen betekenen.

HeatVentors werkt al bijna tien jaar aan een technologie die energie efficiënter opslaat en die ook nog eens veel ruimte bespaart. Het bedrijf werkt met zogenaamde fase-wisselende materialen. Dit zijn materialen die in staat zijn veel warmte te absorberen of af te geven wanneer ze van fysische toestand veranderen. Andere beschikbare systemen op de markt om energie op te slaan, maken gebruik van water.

De door het Hongaarse bedrijf ontworpen oplossing heet HeatTank. Zij maken gebruik van een thermische batterij die een nieuwe manier biedt om energie op te slaan. “Door dat materiaal kunnen we warmte in een meer geconcentreerde vorm opslaan”, legt Rita Andrássyné Farkas uit, medeoprichter en CEO van HeatVentors.

Zij is werktuigbouwkundige en deed ervaring op bij multinationale organisaties. HeatVentors won in 2017 Power Up, een wedstrijd voor start-ups die zich met energie bezig houden, georganiseerd door het European Institute of Innovation and Technology.

HeatTank werkt met zowel verwarmings- als koelsystemen. De HeatTank is 90 procent kleiner dan andere opslagtechnologieën die gebruik maken van water. Bovendien kan hij nog meer energie opslaan en toch de CO2-uitstoot verminderen.

Naast het reservoir bewaakt een regeleenheid de energieniveaus die in het reservoir worden opgeslagen. De software van HeatVentors kan ook worden aangesloten op smart home-systemen. Tijdens de oplaadfase die plaatsvindt wanneer er een overschot aan thermische energie is, slaat het systeem ofwel warmte of koude op. Bij koude stolt het fasewisselende materiaal. Dat smelt dan weer zodra er warmte wordt opgeslagen.

Zodra meer energie nodig is, kan de gebruiker putten uit de bronnen in de tank. In de zogenaamde ontladingsfase werkt het materiaal precies andersom. “Onze innovatie is niet te danken aan het materiaal zelf, want daar we hebben verschillende leveranciers voor. De innovatie zit in de structuur van het opslagsysteem. HeatTank vergroot het oppervlak van de warmtewisselaar, waardoor de prestaties verbeteren”, benadrukt Farkas.

Datacenters

Hoewel het principe achter de technologie hetzelfde blijft, stemt HeatVentors zijn technologie af op de verschillende klimaatsystemen waarin het moet worden geïntegreerd. Voor verwarmingssystemen zijn bijvoorbeeld andere faseveranderende materialen nodig dan voor koelsystemen. Farkas: “Afhankelijk van de toepassing en van de behoeften van onze klanten, kiezen wij het beste faseveranderingsmateriaal voor hen. Daar zijn er honderden van, en ze hebben een temperatuurbereik dat varieert van -30°C tot 120°C.” Naast toepassingen voor in woningen, heeft HeatVentors zijn oplossing zo aangepast dat gebruikers een manier krijgen om hun energiegebruik te optimaliseren. Een goed voorbeeld is de toepassing in datacenters.

In deze ruimten draaien honderden servers tegelijkertijd. Koelsystemen helpen de temperatuur laag te houden. Tijdens de zomermaanden draaien airconditioners op hun maximale capaciteit. Dat leidt tot een daling van hun efficiëntie.

“De efficiëntie van het koelsysteem verandert de hele dag door. Wanneer het efficiënt werkt, kunnen we een deel van de energie opslaan. Later op de dag, wanneer het koelsysteem niet meer efficiënt genoeg is, kunnen we uit die opgeslagen energie putten”, legt Farkas uit. Naast energiebesparing hoeven de koelsystemen – die vaak aan en uit worden gezet – minder te werken, wat hun stabiliteit en efficiëntie weer ten goede komt. Als gevolg daarvan wordt de levensduur van dit soort apparaten verlengd en hebben ze minder onderhoud nodig.

Gratis koeling

“We kunnen ook gebruik maken van wat we ‘gratis koeling’ noemen. Met andere woorden, wanneer de buitentemperatuur lager is, gebruiken we de koude van de buitenlucht”, voegt Farkas eraan toe. Voordat de lucht het opslagsysteem ingaat, gaat hij door thermo-ventilatoren waar de warmte-uitwisseling plaatsvindt. Het is een indirect systeem met twee onafhankelijke warmteoppervlakken die voorkomen dat vocht of stof zich ophoopt. Bovendien kan de HeatTank energie opslaan wanneer dat goedkoper is, meestal ’s nachts.

Ook interessant: Energie opslaan onder de grond: zo doe je dat

"HeatTank bevat geen bewegende delen, dus het heeft geen onderhoud nodig. De materialen die we gebruiken zijn veilig voor mensen en milieuvriendelijk. Het systeem kan tot 25 jaar meegaan op 100 procent van zijn capaciteit. Daarna verliest het 5 procent van zijn efficiëntie. Bovendien is de terugverdientijd van de investering ongeveer vijf jaar”, zo stelt Farkas.

Tanks koppelen

Naast datacenters zijn ook kantoorgebouwen en winkelcentra andere toepassingsgebieden voor de HeatVentors-technologie. In dit soort grote ruimtes is optimalisatie van het gebruik van koelsystemen ook hard nodig. Wat verwarmingssystemen betreft, werkt HeatVentors momenteel aan het optimaliseren van gasturbines.

De onderneming wil ook de capaciteit van de HeatTank verder verbeteren. “We hebben nu twee opslagsystemen van verschillende grootte. Toch zijn die voor sommige toepassingen nog niet groot genoeg. We zijn bezig met de ontwikkeling van een modulair systeem, zodat meerdere HeatTanks aan elkaar gekoppeld kunnen worden”, merkt Farkas op.

Dat artikel werd oorpronkelijk gepubliceerd bij Innovation Origins, partner van Change Inc. Innovation Origins is een onafhankelijk nieuwsplatform, dat een onconventioneel verdienmodel heeft. Het wordt gesponsord door bedrijven die de missie van Innovation Origins steunen: het verhaal van innovatie verspreiden.