In zand kan je 890 Joule warmte per kg per graad Kelvin opslaan. Maar in water kan je 4187 Joule warmte per kg per graad Kelvin opslaan. Er is dus eigenlijk voorkeur voor opslag in water. Als je het zand al hebt en die warmte is er, dan houdt niemand je tegen het daar wel in op te slaan. 

Hier bij Joost de Vree staat de uitleg https://www.joostdevree.nl/shtmls/warmtecapaciteit.shtml 

Als je in Google typt “zonne energie opslaan in watertank” krijg je websites met opslaan van warmte in waterboilers. Of bijvoorbeeld “solar tanks”.

Er was destijds een bedrijf dat watertanks maakte opgenomen in muren en vloeren of tegen de muur om de overtollige zonne energie van de zonnepanelen in op te slaan. Het idee was prima maar het bedrijf is opgeheven. 

Een tank water van 1000 liter is 1000 kg en per graad Kelvin is de opslag 4187000 Joule energie. Omgerekend is dat 4187000 / 3600000 = 1,16 kWh per graad Kelvin.  

Stel in de zomer is het kraanwater 20° en je wil het in de boiler laten stijgen naar 60°, dan moet daar 40 x 1,16 kWh = 46,5kWh energie in. Als je met 10 zonnepanelen dagelijks 6kWh aan overschot hebt in de zomer, kun je het in een week halen als de boiler zo goed mogelijk geisoleerd is. Dat warme water kun je dan voor het hele huishouden gebruiken. 

Dag Erven,

Bedankt voor je reactie. Ik je verhaal nog nader bekijken en vergelijken met de zandoplossing, omdat ik me meen te herinneren dat het zand tot 400 graden Celsius  wordt verwarmd met als doel (resultaat) een langdurige geleidelijke afgifte,

Heeft ook mijn interesse.

Er is veel onderzoek op dit vlak gaande met name ook bij TNO    "Warmtebatterij"

Ik denk wel dat oplossingen in deze richting altijd ook een combinatie met Koeling zullen  moeten zijn.

Het blijft een 1:1 verwarming (i.t.t. een warmtepomp). Dus als je in het stookseizoen nu 1000 m3 aardgas verbruikt heb je, verlies niet meegerekend, 1000 x 9 kWh = 9000 kWh opwek nodig van je zonnepanelen. Buiten je normale verbruik.

Diezelfde 9000 kWh op het net leveren en laten verbruiken door andere huishoudens door homewizard aangestuurde elektrische boilertjes (want ook dan wordt dezelfde hoeveelheid aardgas bespaard) lijkt mij efficienter. 

@Jac Van de Laar  Een (seizoens) warmteaccu met opslag bij ca. 400 - 450 °C is al gerealiseerd.

Ecodorp Boekel CESAR: Het werkt door verwarmen via RVS-buizen met zonnestroom, maar de isolatie(dikte) van de opslag (hoogovenslakken) is gigantisch.

De dimensies zijn niet echt geschikt voor een “normaal” huis en downsizing is niet realistisch (veel te hoge verliezen).

Volgens mij gaat hier om iets anders. Je gaat uit van een basis vorm van elektrische energie dat is hier niet aan de orde. Het gaat om het direct opslaan van warmte zonder tussenkomst van electriciteit en het ook weer onttrekken aan deze opslag van warmte voor “thermische toepassingen” zoals verwarming of tapwater. Denk bijvoorbeeld ook even aan zeolith gebruik in je vaatwasser.

@jvdleeuw 

Uit genoemd artikel “

Inside the system, electrically powered resistive heating elements heat air to more than 600°C. ".

Ook is het dan beoogde systeem om in de zomer warmte te maken zonder PV ook wel vermeldingswaardig.

Lees ook dit eens: https://www.tno.nl/nl/duurzaam/energie-gebouwde-omgeving/warmteopslag/cellcius-compacte-warmtebatterij/

 @Jac Van de Laar  Hoe wilt u de vereiste temperatuur voor de opslag bereiken?

Het principe van de zandbatterij ("Zand biedt vier keer de energieopslagcapaciteit van water") staat hier beschreven. De warmtebron is in mijn geval een bitumen veranda dak van ongeveer 50m2, dat bij elk beetje zon onmiddellijk reageert met temperatuurverhoging. Bij zonnig weer wordt het dak 50 tot 70 graden Celcius. Ik ben geen techneut, maar constateer dat er een grote warmtebron is met mogelijkheden. Die mogelijkheden wil ik onderzoeken. Of het uiteindelijke antwoord een zandbatterij is, weet ik niet. Gezien de keuze van grondstoffen vind ik de richting echter stukken beter dan het huidige aanbod van accu's.

@Jac Van de Laar 
“Zand biedt vier keer de energieopslag capaciteit van water” rbij zeer hoge temperaturen].

Met de matige temperaturen van een bitumen dak kan je hooguit (en beter) wat water verwarmen.
Dit biedt,  met de bereikbare temperaturen, een veel hogere warmte(opslag)capaciteit per kg.

Ik zou aan een onderzoek naar de mogelijkheid van een (particuliere) zandbatterij met een bitumendak als warmtebron niet beginnen. Dit is gewoon tijd- en geldverspilling.

Er zijn andere efficiëntere en compactere mogelijkheden bijvoorbeeld met thermochemische (reversible) opslag, zoals ook @jvdleeuw hierboven schrijft. Als warmtebron kunnen bijvoorbeeld zonnecollectoren dienen.
Maar ook deze combinaties zijn nog niet voor particulieren beschikbaar.

Just my 2 mWh

P.S.: De infographic van TNO is van 2016 - tot vandaag nog geen systeem commercieel beschikbaar.

Erover nadenken kost niets en ik ervaar het als een zeer nuttige tijdsbesteding. Het gaat immers ook over een visievraagstuk. In mijn geval is het thema niet “klimaat, milieu etc.” en wat het allemaal kost, maar “verbetering van kwaliteit van leven en wat dat oplevert”. Met de aantekening dat klimaat, milieu etc. tot samenhangende onderdelen van het geheel behoren en per definitie niet kunnen worden begrepen als op zichzelf staande verschijnselen.

Maar goed, ik ben geen techneut en daarom stelde ik via Copilot de vraag: “Hoe kan zand in een afgesloten geïsoleerd vat temperaturen van 400 tot 600 graden Celsius bereiken met opwarming door veel lagere temperaturen?” Antwoord: Het bereiken van temperaturen van 400 tot 600 graden Celsius in een afgesloten geïsoleerd vat met zand kan worden verklaard door het principe van thermische energieopslag en de eigenschappen van zand als opslagmedium. Gevolgd door verdere inhoudelijke onderbouwing. Kunt u zelf nagaan op internet.

Zojuist ontdekte ik trouwens op internet dat ik niet de enige ben, die zich de vraag stelde of de zandbatterij ook op individueel huisniveau mogelijk is. Zie hier het al dan niet commercieel gemotiveerd: Quatt Hybrid Review - Paul (youtube.com).

@Jac Van de Laar 
Betreffende een “loghome” kan ik wel het e.e.a. op Internet vinden,
maar belangrijk in de context hier:

Wat wordt er tijdens een normaal stookseizoen verstookt? (Opgave het liefst netto in kWh)
Dit bepaalt de grootte van de opslag van een warmtebatterij.

Ik zou niet te veel waarde hechten aan teksten die taalmodellen uitspugen.

Copilot gebruik ik om snelle zoekacties uit te voeren. Niet om wat tekst te laten samenstellen. Ter illustratie heb ik hierboven in cursief een antwoord vermeld. Om duidelijk te maken dat het om controleerbare informatie gaat volgt hieronder het hele resultaat van de zoekactie. Inclusief controleerbare bronvermeldingen!

Copilot – 2024sep9

Hoe kan zand in een afgesloten geïsoleerd vat temperaturen van 400 tot 600 graden Celcius bereiken met opwarming door veel lagere temperaturen?

Copilot - het web gebruiken - Antwoorden voor u genereren…

Het bereiken van temperaturen van 400 tot 600 graden Celsius in een afgesloten geïsoleerd vat met zand kan worden verklaard door het principe van thermische energieopslag en de eigenschappen van zand als opslagmedium.

1. Thermische energieopslag: Zand kan worden gebruikt als een thermische batterij. Dit betekent dat het warmte kan opslaan en vasthouden voor langere periodes. Wanneer zand wordt verwarmd, kan het de warmte effectief opslaan en deze warmte langzaam afgeven wanneer dat nodig is1.
2. Isolatie: Een goed geïsoleerd vat minimaliseert warmteverlies. Dit betekent dat de warmte die in het zand wordt opgeslagen, niet snel ontsnapt, waardoor de temperatuur in het vat hoog blijft2.
3. Warmteoverdracht: Hoewel de opwarmingstemperaturen lager zijn, kan de warmteoverdracht naar het zand efficiënt zijn door middel van warmtewisselaars of andere methoden. Dit zorgt ervoor dat de warmte gelijkmatig wordt verdeeld en opgeslagen in het zand3.
4. Hoge warmtecapaciteit van zand: Zand heeft een hoge warmtecapaciteit, wat betekent dat het grote hoeveelheden warmte kan opslaan zonder dat de temperatuur snel daalt1.

Deze combinatie van factoren maakt het mogelijk om zand in een afgesloten geïsoleerd vat op te warmen tot zeer hoge temperaturen, zelfs als de aanvankelijke opwarmingstemperaturen veel lager zijn.

Heb je nog andere vragen over thermische energieopslag of iets anders waar ik je mee kan helpen?

3: Buffervaten voor warmteopslag en warmwateropslag - WOLF 2: Warmte bewaren in een vat - Habitos.be 1: Verwarmd zand: de batterij die de seizoenen overbrugt - IO

Meer informatie

1 innovationorigins.com2 habitos.be3 wolf.eu

Copilot het web gebruiken

Hoe werkt een thermische batterij?

Verzonden door Copilot:

Een thermische batterij is een systeem dat warmte opslaat voor later gebruik. Hier zijn de belangrijkste principes van hoe een thermische batterij werkt:

1. Warmteopslag: De thermische batterij slaat warmte op die wordt gegenereerd door bijvoorbeeld zonnepanelen of andere warmtebronnen. Dit kan gebeuren in materialen zoals water, zand, of speciale zouten12.
2. Isolatie: De batterij is goed geïsoleerd om warmteverlies te minimaliseren. Dit zorgt ervoor dat de opgeslagen warmte voor langere tijd behouden blijft2.
3. Warmteafgifte: Wanneer er behoefte is aan warmte, bijvoorbeeld voor ruimteverwarming of warm water, geeft de thermische batterij de opgeslagen warmte af1.
4. Thermochemische processen: Sommige thermische batterijen maken gebruik van thermochemische processen waarbij warmte wordt opgeslagen en vrijgegeven door chemische reacties, zoals het drogen en hydrateren van zouten3.

Deze technologie biedt een efficiënte en duurzame manier om overtollige energie op te slaan en te gebruiken wanneer dat nodig is.

Heb je nog andere vragen over thermische batterijen of iets anders waar ik je mee kan helpen?

1: Technische Unie 2: ID.nl 3: TNO

Zeer interessante antwoorden en vooral de controleerbare bronvermeldingen (persberichten)

En nu nog de vraag aan de copiloot: Welke van de mogelijke oplossingen is een reële?

Realiseerbaar in een loghuis met veranda met een platdak met 50 m² bitumen als warmtecollector en bijvoorbeeld een zandbatterij van 400 °C als seizoensopslag.

Ik ben benieuwd naar de antwoorden van de copiloot

Copilot weet alleen iets te melden als er iets op internet staat, waarbij volgens mij ook nog een beperking geldt voor de taal (Nederlands), die je gebruikt. Wat wel handig is dat je bij het brongebruik vaak nieuwe zoektermen krijgt aangereikt, die betere resultaten opleveren. In dit geval zijn de zoektermen vrij algemeen, maar ik zie wel dat er onderzoek ten grondslag ligt aan de diverse aspecten van langdurige warmteopslag.

De vraag die je hierboven stelt, wil ik wellicht invoeren, maar dan wil ik eerst meer weten over de diverse aspecten van langdurige warmteopslag. Betere kennis leidt tot meer gerichte vraagstelling. Ik ben net pas begonnen en stel vast dat de reacties stimulerend werken. Dus...dank je wel!

Juist andersom. Water heeft vier keer meer energieopslagcapaciteit dan zand.

“In zand kan je 890 Joule warmte per kg per graad Kelvin opslaan. Maar in water kan je 4187 Joule". 

Daarnaast is het nodig dat de 80 graden van het bitumendak (bij zon en uiteraard ook niet te veel wind) wordt opgekrikt tot 400 graden. Hoe?

Er ontbreekt nog iets. Namelijk hoe je de temperatuur van 80 naar 400 graden verhoogt. Nog sterker. Zodat je warmte gaat onttrekken van je bitumendak wordt de temperatuur al (veel) lager dan die 80 graden.

En thermochemische opslag is heel iets anders. 

@Jac Van de Laar  Ik ben benieuwd - ben je nog iets verder gekomen met de zoektocht naar de warmteopslag zoals je deze in gedachte hebt?

Ik moet eerlijk zeggen ik kan me nog steeds geen beeld vormen hoe zoiets er uit kan zien.

Qua uitvoering heb ik er wel een beeld bij: warmteafvoer van dak veranda naar geïsoleerde warmteopslag kelder (loodrechte afstand ±4 meter). Aansluiting CV en warm water via leidingen die verwarmd worden door de hete lucht in het geïsoleerde vat (loodrechte afstand ±1 meter). De opstelling is gezien de afstanden nagenoeg ideaal.

Technisch moet elk onderdeel en de verbindingen worden nagegaan. Ik begrijp bijvoorbeeld nog steeds niet hoe en in welke mate i.c.m. de opslaggrootte de temperatuurverhoging in zand tot stand komt, die in de informatie als een natuurlijke reactie wordt beschreven. De grootte van de warmteopslag zou exclusief isolatie enkele kubieke meters moeten zijn. Hiervoor benodigde ruimte is er voldoende. Volgens mij zou het dak van de veranda voor een substantieel deel bedekt kunnen worden met een buizensysteem voor vloeistof. En bij de verbindingen stel ik me een kleppensysteem voor dat op temperatuursensors werkt. Allemaal heel vaag en lang niet zeker of dat gaat, zoals ik me dat voorstel.

Ik heb echter tijd zat (gepensioneerde klusser en voordien verpleegkundige en onderzoeker), omdat ons huis goed geïsoleerd is en zeer comfortabel aanvoelt, hetgeen nadrukkelijk samenhangt met de natuurlijke vochtregeling van massief hout (meestal tussen 20 en 45%). Ondertussen leer ik op gebied van kennis en kunde voortdurend bij. Dat ervaar ik overigens als zeer belangrijk voor de fysieke en geestelijke condities.

@Jac Van de Laar  Jouw relaas maakt het e.e.a. iets duidelijker voor mij.
Enkele m³ zand in de kelderruimte - om hoeveel kubieke meters gaat het dan maximaal?

Op het platte dak een buizensysteem - dit lijkt op een soort zonnecollector, of niet?
De meest efficiënte zijn vacuumbuizencollectoren voor zover ik weet.
Deze leveren ook de hoogste temperaturen.
Heb je al een idee wat je per m² kan oogsten in kWh en met welke temperaturen?

Hoeveel warmte heb je nu per jaar ongeveer nodig?

Dat met de natuurlijke? reactie in de zand om de temperatuur te verhogen lijkt me wat wazig. Vermoedelijk niemand snapt dit.
Lijkt me trouwens een leuk knutselproject.

@Jac Van de Laar Ik volg de discussie nog steeds op een afstandje.

Ik ben alleen bang dat de doelstelling van meer langdurige opslag op deze manier in het gedrang komt. Je leest op diverse plaatsen dat het warmteverlies van het ingepakte hete zand toch nog wel een graad C per dag zal  zijn. Als je je zand op 600 graden hebt zal dat niet zo'n pijn doen, maar die 600 graden zie ik nog niet komen.

Vacuumbuizen kunnen misschien wel 200 graden leveren maar zeker niet het hele jaar. Met simpele conventionele zonnecollectors kom je niet veel verder dan 90 graden. De meerwaarde daarvan ben je grofweg met 2 maanden kwijt.

Hamvraag: hoe kom je aan hogere temperaturen zodat de verliezen relatief beperkt blijven ?

Nee, ik heb nog nergens een idee van. Kortom zinvolle vragen/opmerkingen, die methodisch onderzocht moeten worden. Dank je wel.

@Jac Van de Laar Niet vergeten:

Het warmteverlies wordt groter bij hogere temperaturen van de opslag!
(is proportioneel met het temperatuurverschil binnen-buiten)

Het e.e.a. kan je vinden met de zoektermen: warmteverlies, temperatuurverschil, etc.
Trouwens - hoe groter de warmtebatterij hoe minder (relatieve) verliezen.

Nog een interessante discussie over een wat “geavanceerdere” zandbatterij van afgelopen jaar:

Kan mijn warmte/zand batterij idee?