Wilt je je huis duurzaam verwarmen en koelen met lage exploitatielasten? Dat kan met Warmte Koude Opslag (WKO) in combinatie met een warmtepomp.
Wat is WKO?
Een WKO slaat energie uit het huis en/of de omgeving op in de bodem. Aan bijna alle WKO’s wordt een warmtepomp gekoppeld, eventueel nog met een andere warmteopwekker, om de juiste temperatuur voor het huis te produceren. De WKO geldt als bron voor de warmtepomp. Door het gebruik van de warmtepomp en passieve koeling bespaart u met een WKO-systeem tot wel 60 procent aan verwarmingsenergie en 80 procent koelingsenergie.
Hoe werkt een WKO?
In de winter wordt het huis verwarmd met een warmtepomp die warmte onttrekt uit het water van de warmte opslag. Het water koelt af en wordt weer teruggepompt in de koude bron. In de zomer wordt dit afgekoelde water weer opgepompt en gebruikt als passieve koeling. Het daardoor opgewarmde water wordt weer teruggebracht in de warme bron. De cyclus is daarmee doorlopen.
Watervoerende lagen in de bodem (aquifers) laten zich uitstekend gebruiken om warmte en koude in op te slaan. In de zomer gebruikt men het koele grondwater om gebouwen te koelen, het opgewarmde water slaat men op in de bodem totdat het in de winter wordt gebruikt om gebouwen te verwarmen. Het koelen met grondwater kan direct. Voor verwarming wordt een warmtepomp op de bron aangesloten. In de praktijk zijn met deze techniek besparingen van 95% op koeling en 40-50% op verwarming mogelijk.
De energiebesparing die met ondergrondse energieopslag kan worden behaald, hangt sterk af van de geologie van het gebied. Bepalend zijn de dikte van watervoerende pakketten en de doorlatendheid van de bodem. Water kan alleen uit zandpakketten gehaald worden. In een kubieke meter zand is ongeveer 30-35% water opgenomen. In gebieden met dikke zandpakketten met grove korrels kan veel water gehaald worden en zijn KWO-systemen zeer rendabel. Als er slechts dunne lagen beschikbaar zijn, zijn systemen duur en minder rendabel.
Hierbij een aantal voorbeelden van andere warmte opslag mogelijkheden.
SolarFreezer
SolarFreezer is een kunststofzak in de kruipruimte die gevuld is met water die werkt als WKO (Warme Koude Opslag). Een water-glycol mengsel circuleert door een buizenstelsel onder normale zonnepanelen en neemt daar warmte op. De circulatiepomp transporteert deze warmte naar het water in de bufferzak in de kruipruimte. Dat water wordt tot maximaal ongeveer 20°C opgewarmd. In het stookseizoen wordt door een warmtepomp warmte aan de bufferzak onttrokken en gebruikt om het CV-water op te warmen tot ca. 35°C, geschikt voor een LTV-systeem dus. Ook warm tapwater kan door deze warmtepomp voor een boileropslag worden gemaakt op ca. 50° met een wekelijks Legionella opwarming d.m.v. een elektrische spiraal. Als de warmtepomp in de winter warmte aan de bufferzak blijft onttrekken dan kan de temperatuur in deze zak dalen tot 0°C of zelfs wat daaronder, waardoor het water gaat bevriezen. De daarbij ontstaande vrieswarmte zorgt ervoor dat aan dit bevriezende water zeer veel warmte kan worden onttrokken zonder dat de temperatuur ervan verder daalt. Dit gaat net zolang door tot dat de hele inhoud van de zak is bevroren. De hoeveelheid energie die vrijkomt bij de overgang van water naar ijs, is gelijk aan de hoeveelheid energie die vrijkomt bij het afkoelen van vloeibaar water van 80 oC naar 0 oC. In het voorjaar maar zeker ook tijdens warmere, zonnige periodes in de winter kan warmte die onder de zonnepanelen wordt gewonnen weer worden gebruikt om het ijs in de bufferzak te ontdooien. De regeling van de koelvloeistof-stromen wordt geregeld door software. De SolarFreezer kan gekombineerd worden met PVT-panelen. Zie voor nadere informatie solarfreezer.nl.
Ecovat
Een Opslag van Ecovat lijkt op een grote weckpot onder de grond, gevuld met grondwater. Met een diameter én diepte van ongeveer 32 meter. Een netwerk van duurzame stroomopwekkers zoals zonnepanelen en windmolen voorziet het Ecovat van elektriciteit. Het Ecovat zet deze opgewekte elektriciteit vervolgens om in warmte, waardoor het water in het vat opwarmt. Doordat het vat goed geïsoleerd is, blijft de warmte bewaard: Na zes maanden is 90 procent van de warmte behouden. Op die manier kan warmte opgewekt in de zomer, ’s winters worden gebruikt. De temperatuur in het vat kan oplopen tot 90 graden Celsius. In 2018 start in de Arnhemse wijk Ons Dorp een demonstratietraject waarbij een Ecovat 500 woningen van duurzame energie gaat voorzien.
Warmtebatterij (Warmte opslag met Zout)
Dit is een batterij om warmte in op te slaan die de zon ’s zomers levert om huizen en gebouwen in de winter te verwarmen. Wetenschappers en bedrijven zijn er in geslaagd een werkend prototype van een warmtebatterij op te leveren. Ze maakt gebruik van een chemische reactie tussen zout en waterdamp. Met de ontwikkelde methode kun je per woning of huizenblok efficiënte warmteopslag mogelijk maken.
Het opwekken van duurzame energie via zonnepanelen of windmolens kent één groot nadeel: een zonloze dag of het waait niet op het moment dat er veel vraag naar energie is. En andersom produceren zon en wind soms meer energie dan op dát moment nodig is. In de zomer opgewekte zonnewarmte zou je het liefst opslaan in een batterij zonder dat er enig verlies optreedt en die gebruiken om je huis in de winter te verwarmen. Opslag van warmte betekent een belangrijke stap in het energieneutraal maken van woningen en het bevorderen van grootschalig gebruik van duurzame energie.
De technologie die de basis vormt van deze oplossing is thermochemische opslag. Zon-thermische collectoren op het dak van een huis zetten zonlicht om in warmte, zoals (photo-voltaische) zonnepanelen dat doen om elektriciteit te winnen. De opgevangen warmte gaat via een chemische reactie een systeem in waar de zonne-energie wordt opgeslagen. Dat bestaat uit een vat met een beetje water en vooral zout. De warmte bevindt zich in het zout en wanneer die nodig is zorgt de omgekeerde chemische reactie dat de warmte vrijkomt. Zie hier informatie van TNO en van Technische Universiteit Eindhoven.