Overzicht energiebuffers voor duurzame energie

Een van de grootste uitdagingen van de komende jaren is de ontwikkeling van energiebuffers. In de tijd van de fossiele energie was dit niet heel erg belangrijk. De zonne-energie zat immers al opgeslagen in buffers van steenkool en aardgas. Nu we ons realiseren dat het versneld opbranden van deze voorraden problemen oplevert voor de CO2-balans op aarde, is er de noodzaak deze fossiele buffers zoveel mogelijk te laten waar ze zijn en directer de zonne-energie te gaan benutten.

Zonne-energie is naast kernenergie de enige echte bron van energie op aarde. Wind en waterkracht zijn ook energiebronnen maar worden veroorzaakt door de energie van de zon. Nu we naar deze vormen van zonne-energie willen overstappen, zullen we flink moeten investeren in het opslaan van wind- en zonne-energie. Immers ’s nachts schijnt de zon niet en het waait ook niet altijd. En we willen toch altijd de beschikking hebben over energie voor onze elektrische apparaten en in de vorm van verwarming.

Het is niet de bedoeling om hier een uitgebreid verhaal over de laatste ontwikkelingen van alle mogelijke buffers te bespreken. Voor een mooi overzicht van een flink aantal soorten buffers kun je de aflevering (47 minuten) van Tegenlicht hierover bekijken: https://www.vpro.nl/programmas/tegenlicht/kijk/afleveringen/2020-2021/de-race-om-de-super-batterij.html

Na de aflevering bekroop me het gevoel dat veel kijkers misschien niet meer het overzicht zouden hebben over al de mogelijkheden. Omdat wij ons bij BK Energy Efficiency bezighouden met energiebesparing en energiemonitoring, komen we ook veel in aanraking met de mogelijkheden om energie te bufferen.

Ook om het zelf op een rij te hebben, heb ik een overzicht gemaakt van  de duurzame energiebronnen, de energiedragers en de verschillende soorten energiebuffers. En ook of ze voor de korte buffering zijn zoals van dag naar nacht of voor de langere termijn zoals van de zomer naar de winter.

Afkortingen

• PV: photo volt of zonnepanelen die zonlicht om zetten naar een spanning of voltage en ook een stroom kunnen laten lopen
• Fotosynthese: omzetting van zonlicht en CO2 naar biomassa zoals planten dat doen
• WKK: warmtekrachtkoppeling. Door biomassa te vergassen of te verbranden kun je stoom opwekken en daarmee via een generator ook duurzame stroom opwekken. Het rendement wordt interessant als ook de warmte die ontstaat, kan worden benut.

Massa-buffers

• Materialen hebben een warmtecapaciteit. Ze kunnen energie of warmte absorberen en stijgen daardoor in temperatuur. Denk aan bakstenen of beton in je huis. Ze kunnen overdag zonlicht of warmte absorberen en in de nacht dan die warmte weer afgeven.
• Een bijzonder groep materialen zijn de zogenaamde phase change materials (PCM). Deze materialen hebben naast hun gewone warmtecapaciteit, een nog veel grotere opslagcapaciteit doordat ze bij een bepaalde temperatuur van een vaste naar een vloeibare vorm kunnen gaan en omgekeerd:
  • Van ijs naar water, of van stoom naar water zijn twee veel gebruikte faseovergangen. De hoeveelheid energie die nodig is om water op te warmen van 40 naar 100C is maar 10% van de energie die nodig is om het water te laten verdampen bij 100C. Hierdoor is stoom zo effectief als verwarmend medium als ze condenseert en de warmte wordt afgegeven.
  • Er zijn ook materialen zoals gehydrateerde zouten die deze overgang bij kamertemperatuur hebben en op wanden als een laag kunnen worden aangebracht.

Ook een eenvoudige elektrische waterboiler is een buffer.

• Je kan er zonne-energie uit een PV-paneel in opslaan en die warmte later op de avond weer gebruiken.
• Maar ook voor de lange termijn waterbuffers zijn er mooie ontwikkelingen. Zo combineert de firma Hocosto zonnecollectoren in combinatie met een fors en goed geïsoleerd waterbuffer in een oplossing die een huis in de winter kan verwarmen op basis van de in de zomer opgeslagen warmte. Het is een slimme oplossing door een combinatie van warmte uit zonnecollectoren die beschikbaar is op zonnige winterse dagen en een warmwaterbuffer.