Compacte opslag theorie en praktijk Ruud Cuypers, TNO Compacte Warmteopslag In de Icoonwoning te Heerhugowaard is met succes de eerste demonstrator van Compacte Warmteopslag getest. Deze door TNO ontworpen installatie geeft het principe aan dat het op het ene moment het overschot aan zonnewarmte opgeslagen kan worden in een mineraal. En op een ander moment komt deze warmte weer beschikbaar voor het verwarmen van de woning en de bereiding van tapwater. Deze revolutionaire vorm van energieopslag heeft het in zich om de cv-ketel en de warmtepomp (deels) overbodig te maken. Tijdens deze bijeenkomst wordt u geïnformeerd over de resultaten van de testperiode en over de volgende stappen voor de marktintroductie van deze veel belovende techniek

1. Compacte opslag – theorie en praktijk
Ruud Cuypers
TNO
20-11-2014
dr. ir. Ruud Cuypers TNO Process & Instrument Development Stieltjesweg 1 2628 CK Delft 088-8662472 ruud.cuypers@tno.nl

2. Drijfveren voor thermische energieopslag
Onafhankelijkheid gas- en elektranet
Matching vraag-aanbod (dag/nacht, seizoenen)
Zonnewarmte
Verwarming
Warm tapwater
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
2

3. Mogelijkheden thermische energieopslag
In demonstrator is zeoliet gebruikt, maar er zijn nog meer mogelijkeden:
1.Voelbare opslag: water; thermische verliezen
2.Latente opslag: fase-overgangsmaterialen; verliezen
3.Thermochemische opslag:
- Adsorptie materialen (silicagel, zeolieten)
- Absorptie materialen (dehydratatie/hydratatie zouten)
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
3

4. Demonstrator die bewijst dat dit kan! Film: Thermochemische opslag, en principe van hydrateren/dehydrateren
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
4

5. Waarom thermochemische opslag? Voordelen thermochemische opslag obv. zouthydraten Compact (capaciteit 2-5x water op systeemniveau) Verliesvrij tijdens opslag  geen thermische isolatie nodig  Langetermijn opslag! Speerpunten van huidig onderzoek: Corrosie van systeem door zouten Fysische en chemische stabiliteit van zouten Warmte/stoftransport en regeneratie van zouten Onderzoek (modellering & experimenteel) Materialen, reactor + componenten, systeem  Demonstratie!
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
5

6. E-hub klein
E-hub groot
EINSTEIN
iCOON
MERITS
Labtesten
Labtesten
Labtesten
Demonstratie
Demonstratie
Zeoliet
Zeoliet
Zeoliet
Zeoliet
Zout-hydraat
Dichtheid vs. vermogen
Hogere opslagcapaciteit
Aansturing & laden/ontladen
Kleine schaal opslag
3 landen in EU
Ontwikkeling thermochemische opslag
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
6

7. E-hub experimentele labreactor
[R. Cuypers et al., Energy Procedia, 2012, 30, 207] Opslagreactor Vacuumreactor met zeoliet Geintegreerde verdamper/condensor Bemeten damptransport snelheid Hoog vermogen, snel laden/ontladen
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
7

8. E-hub opgeschaalde experimentele reactor
[R. Cuypers et al., Energy Procedia, 2014, 48, 320] Opslagsysteem Kleppen Groter volume  grotere opslagcapaciteit EINSTEIN Laad/ontlaad strategieën Hogere opslagdichtheid
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
8

9. iCOON demonstratiereactor - lab Resultaten Voldoende vermogen gegenereerd DeltaT cv-water: 26K Warmtelevering mogelijk
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
9

10. iCOON demonstratiereactor – iCOON-woning Opslagsysteem Vacuumreactor met zeoliet Geplaatst in woning Doorzichtig reactorvolume Aparte cylinders voor ad/desorptie & verdampen/condenseren Principe aangetoond: De eerste Demonstrator!
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
10

11. MERITS Opgeschaald demonstratiesysteem (2015) Opslagsysteem Inclusief warmtebron en warmtevraag, korte termijn opslag en koeling Demonstratiereactor obv. Gestabiliseerd zouthydraat Demonstratie voorzien in 3 EU landen
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
11
[MERITS, 2014, www.merits.eu]

12. Collector – voldoende voor opslag energie en/of voeden buffervat Korte termijnopslag – warmwatervraag gebaseerd op simpele technologie Lange termijnopslag – grootte afhankelijk van warmtevraag Bodembuffer – verdampingswarmte tijdens warmtevraag
TCO in woningen – dit heb je nodig:
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
12
Thermochemische opslag

13. Vervolgstappen obv. huidig werk Compacter!  oa. hogere temperatuur en met andere materialen Grotere reactoren (ook met fase-overgangsmaterialen) Betere warmtewisselaars (adsorptie/desorptie & verdamper/condenser) Betere materialen: stabilisatie!  Demonstratie! (oa. Tessel project)
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
13

14. Energieproducerende gebouwde omgeving mogelijk Thermochemische opslag gedemonstreerd Vervolgstappen: compacter & grotere capaciteit, stabielere zouten Besparingspotentieel  min. 3.3 GJ voor ruimteverwarming!  bij optimaal gebruik reactor: x2! We zijn er nog niet…  verbeteren!
Conclusies
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
14

15. Dank voor uw aandacht! Compacte opslag – theorie en praktijk
dr. ir. Ruud Cuypers TNO Process & Instrument Development Stieltjesweg 1 2628 CK Delft 088-8662472 ruud.cuypers@tno.nl
Ruud Cuypers TNO 20-11-2014
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
15

16. European technology platform on renewable heating & cooling
-2020-2030-2050 Common vision for the renewable heating & cooling sector in Europe (2011)
-Strategic research and innovation agenda for renewable heating & cooling (2013)
Lopende projecten binnen TNO:
ICOON NL : http://www.icoonwoning.nl/warmtekoude.html
E-Hub EU : http://www.e-hub.org/
EINSTEIN EU : http://www.einstein-project.eu/
TESSEL NL : http://www.tki-energo.nl/files/Tessel.pdf
MERITS EU : http://www.merits.eu/
ETP TNO : http://www.tno.nl/
Patenten:
International publication numbers: WO 2014/104886 A1; 14183276.6 P105171EP00
Titels: “Composite material for heat storage, method for preparation and use.”
“System and method for thermochemical storage of energy.”
Referenties
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
16

17. Systeemontwerp:
1.“Thermochemical heat storage (TCS) - system design issues”, A.J. de Jong, C. Finck, H. Oversloot, H. van ‘t Spijker, R. Cuypers, Energy Procedia, 2014, 48, 309 – 319, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.036
2.“Experimental Results of a 3 kWh thermochemical heat storage module for space heating application”, C. Finck, H. van ‘t Spijker, E. Henquet, C. van Soest, H. Oversloot, A.J. de Jong, R. Cuypers, Energy Procedia, 2014, 48, 320 – 326, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.037
3.“Design of a modular 3 kWh thermochemical heat storage system for space heating application” C. Finck, H. van ’t Spijker, A.J. de Jong, E. Henquet, H. Oversloot, R. Cuypers, Proceedings of the 2nd International Conference on Sustainable Energy Storage (IC-SES) in Buildings, 19-21 June 2013, Dublin, Ireland.
Materiaalontwikkeling:
4.J.W.O. Salari, Pickering emulsions, colloidosomes & microencapsulation (2011) Eindhoven University of Technology (PhD thesis).
5.“Microencapsulation of Salts for Enhanced Thermochemical Storage Materials” R. Cuypers, A.J. de Jong, J. Eversdijk, H. van ‘t Spijker, H. Oversloot, B.L.J. Ingenhut, R.K.H. Cremers, and N.E. Papen-Botterhuis, 40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society, 21-24 July 2013, Honolulu, Hawaii.
6.“A review on properties of salt hydrates for thermochemical storage”, F. Trausel, A.J. de Jong, R. Cuypers, Energy Procedia, 2014, 48, 447 – 452, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.053
Referenties
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
17