Haalbare mogelijkheden onderzoeken naar opslag van energie middels warmte

Gisteren de namiddag weer mijn simpele houtkacheltje in de tuin weer eens aangestoken om het buitenleven in het najaar wat te verlengen.

Gewoon hout uit de tuin van vorige jaren, lekker warm en bij hoog vuur al gauw 500grad C, nu nog aansluiten op de zandbak.

@jvdleeuw  … en dan nog luisteren naar een van de klassiekers:

Belinda Carlisle - Circles In The Sand
Howard Carpendale - Deine Spuren im Sand

Connie Francis - Heisser Sand und ein verlorenes Land(haus) – 1966
Mina - Heisser Sand und ein verlorenes Land(haus) – 1962

m.n. de laatste twee dekken de lading zand perfekt

.

Of het taalmodel van Copilot begrijpt je vraag niet, of hij kan het antwoord niet vinden en geeft je vervolgens het antwoord op een andere vraag.

Alle warmte opslag in zand op hoge temperaturen waar ik ooit iets over heb gelezen, hebben een electrisch element i.c.m. bijvoorbeeld PV panelen als energiebron om te verwarmen, een electrisch verwarmingselement is de enige goedkope, simpele en potentieel groene manier om die hoge temperaturen in het zand te bereiken.

Energie in de vorm van warmte overdragen van het ene materiaal naar het andere werkt bij de gratie van een temperatuursverschil. De energie zal altijd van de warmste stof naar de koudste stof worden overgedragen. 

Net zoals elektrische stroom gaat lopen bij een spannings verschil, gaat een warmte stroom lopen bij een temperatuurs verschil.

Hoeveel electrische stroom er loopt hangt af van die spanning en de weerstand, bij een warmte stroom hangt het af van het temperatuursverschil en de warmte weerstand.

In de winter is het buiten kouder dan binnen, dan gaat de warmte stroom van binnen naar buiten lopen, met een goede isolatie (hoge warmte weerstand) is die warmte stroom kleiner dan met slechte isolatie (lage warmte weerstand).

Je zal het zand nooit warmer kunnen maken dan waarmee je het opwarmt. Een vloeistof door/onder/over je bitumendak pompen in slangen wat 50C-70C aan temperatuur heeft zal in het gunstigste geval als we verliezen onderweg naar je zandopslag even verwaarlozen het zand nooit warmer kunnen maken dan die 50C-70C en als het zand die zelfde temperatuur bereikt heeft als de vloeistof, zal er geen energie overdracht meer naar het zand plaats vinden.

Dank je wel voor de tip. Het idee gaat uit omzetting van warmte naar elektriciteit via een stoomturbine.

In de beschrijving van de zandbatterij waarover ik gelezen heb, gaat het over warmt uitwisseling van hete lucht naar een warmtewisselaar in het bovenste gedeelte van de zandbatterij. Rechtstreeks warmte doorgeven is een effectiever proces en vraagt minder technische ingrepen. Als blijkt dat het zand minder heet wordt in een kleinere opslagruimte, zou de warmtewisselaar wellicht in het zand kunnen worden geplaatst. Ik vermoed dat hiervoor wel een of andere formule bestaat op basis van gestelde condities: warmte invoer (volume en temperatuur) → warmteopslag (volume, temperatuur en tijdsduur) → warmtewisselaar (grootte, circulatie snelheid, beoogde constante temperatuur afgifte gedurende een vastgesteld tijdsbestek → voor gebruik warm water, vloerverwarming en radiatoren

@Jac Van de Laar  “Het idee gaat uit [van] de omzetting van warmte naar elektriciteit via een stoomturbine.” - Dit beeld is nieuw in de context van energieopslag middels warmte.
Het principe is natuurlijk al wat langer bekend, maar eigenlijk het omgedraaide van de topictitel.

De rest van de tekst lijkt een beetje op dat wat de copiloot al eerder uitspuugde. Ik kan er helaas geen (wetenschappelijke) logica in ontdekken.

Afdwaling nummer zoveel.. Ten eerste zou je dan in de zomer juist elektriciteit maken en dat heb je in de zomer juist te veel. Ten tweede werken stoomturbines bij hoge temperaturen en hoge drukken en komen dan op een rendement van 40 %. Gaat bij je lage temperatuur absoluut niet lukken. Als laag calorische warmte (temperaturen onder de 100 graden) omgezet worden in elektriciteit gaat dat niet met stoom maar met ammoniak of een ander organisch goedje. Organic Rancine Cycle. Dan kom je uit op een elektrisch rendement van 10 %. Met elektriciteit waar je nergens naar toe kan.

Organische rankinecyclus - Wikipedia

 Ik en een ander hebben gereageerd op uw schrijven dat heet zand vier keer meer warmte kan opslaan dan heet water. Het is dus juist net anders om. Volgens mij heeft u daar nog niet op gereageerd.

 U kan met een bitumen dak met zonder warmte afvoer een temperatuur van hooguit 90 graden geen warmteopslag maken van 400 graden. Laat staan wanneer u van dat dak warmte gaat afvoeren richting een zandopslag. Simpel.

@Jac Van de Laar  Voor mij en de meeste anderen in deze draad lijken er op dit moment geen “haalbare mogelijkheden voor (seizoens)opslag van energie middels warmte”
voor particulieren voorstelbaar.

Ik heb bij dit thema minder vertrouwen in de resultaten van KI (ChatGPT, Copiloot etc.)
dan in mijn eigen kennis en ervaring.
Misschien dat ik met deze ervaring wat aangescherpte prompts voor de KI-bots kan formuleren, maar ik heb weinig hoop dat dit wat bruikbaars oplevert.

Het gaat ook niet om wat AI doet, maar om de controle van vermelde bronnen. Als er bijvoorbeeld gelinkt wordt naar een bron als TNO, kan je de informatie zelf controleren. Alle AI verwante programma's zijn media die kennis doorgeven. Er is geen sprake van interpretatie.

@Jac Van de Laar Idd het gaat om de relevantie & de kwaliteit van de bronnen. En bij de hier gepresenteerde bronnen heb ik niet veel relevants meer kunnen ontdekken. Vaak persmededelingen met een hoop blabla en dingen die helemaal niet ter zake doen.

Ik dacht dat de “AI verwante programma's media zijn die kennis doorgeven”.

Bijvoorbeeld: “Het idee gaat uit [van] de omzetting van warmte naar elektriciteit via een stoomturbine.”  Wat??? Kennis?
Ik ken helaas  de "prompts” niet die je gebruikt om zoiets  als antwoord te krijgen, maar met de oorspronkelijke vraagstelling heeft dit nu echt niets te maken.

Waarom presenteer je deze non-informatie überhaupt?

Verder sluit ik me aan bij wat @PC en ook @Driepinter als inhoudelijke reactie gaven.
Ik ben benieuwd op je inhoudelijke reactie op hun recente bijdragen.

P.S.: Het YT-filmpje uit het begin van deze draad gaat niet over “Quatt Hybrid Review”
de “inhoud” hangt als los zand aan elkaar en is zeer speculatief (en niet echt commercieel)
- waarover het werkelijk gaat wordt niet duidelijk.

Zoals reeds eerder aangegeven ben ik zoekende op elk onderdeel van het geheel. Dan kijk ik naar informatiebronnen, die mijn weg kruisen. Mocht het zover komen dat ik in staat ben mijn opgedane kennis te verantwoorden aan de vakbekwame jury, dan laat ik dat graag weten. Het doel blijft een zandbatterij volgens de techniek zoals hier beschreven: https://www.tudelft.nl/2022/delft-energy-initiative/finse-zandbatterij-kan-energie-maandenlang-opslaan. Maar dan kleinschalig. 

Beste @Jac Van de Laar  - een zandbatterij als doel voor een particulier?
Om warmte op te slaan voor de winter zoals de grote voorbeelden uit Finland en Boekel doen?
Nog steeds?

Ik denk dat dit doel ondertussen meer op een fata morgana begint te lijken dan op een realiseerbaar iets.

 Je kan natuurlijk blijven zoeken met je favoriete zoekmachine, al dan niet met KI-ondersteuning.
En proberen de antwoorden “met bronvermelding” te doorgronden tot dat je een ons weegt.
Zonder kennis van de natuurkunde en de natuurwetten heb je geen kans.
Een KI-bot zal je vermoedelijk nooit  “kan niet - andere vraag” verkopen.
 

P.S.: Het repliek van jou hierboven lijkt bijna op een antwoord van ChatGPT of de “copilot” in de alinea modus.

Ook dat initiatief maakt gebruik van stroom om het zand op te warmen, je hebt het in je eerste post over een 50m2 verandadak, dat op het oosten ligt.

Stel dat je dat vol met PV panelen legt om de stroom op te wekken om je zand op te warmen, dan hebben we het in het meest gunstige geval over 50m2 PV panelen (het zal minder zijn maar goed, laten we optimistisch van start gaan) die op het oosten liggen.

Met een gemiddelde instraling in Nederland van 1000 kWh/m2 per jaar en een paneel rendement van 21% geeft dat met een ~62.5% relatief jaar opbrengst rendement (aanname PV hellingshoek van 15 graden en op het oosten gericht) maximaal ~6500 kWh aan stroom uit de panelen om je zand op te warmen.

Als we er dan vanuit gaan dat je 5% omvormer en kabel veliezen hebt en ideale afgifte naar het zand, dan gaat er ~ 6200kWh het zand in.

Als we er dan vanuit gaan dat het zand zeer goed geisoleerd is, zodat je slechts een 0.25% per dag aan opgeslagen warmte verliest, betekend dit gemiddeld genomen dat je over het seizoen totaal zo’n 20% opgeslagen warmte verliest voordat je het uit het zand haalt, wat dan betekend dat er  uiteindelijk 5000 kWh aan warmte uit het zand kan worden onttrokken om je woning te verwarmen.

Heb je al een idee hoeveel warmte je nodig hebt om je huis in de winter te verwarmen ?

Misschien een ticket reserveren voor  het “energieopslagevent 2024” 12 december in Arnhem?

O.a. elektriciteits-, warmte- & moleculenopslag

Ik vrees wel dat de schaalgrootte voor particulieren vaak iets te groot is.

Voor de beeldvorming: 4000 l water nodig om ca. 200 kWh warmte op te slaan.
Trouwens dezelfde club die de zandbatterij aanprijst.

Met zand moet je dan wel tot ca. 400°C gaan - met dezelfde massa van 4 ton.
(Geen garantie op deze grove schatting)

Zoals ik al in het begin aangaf is het helemaal niet de bedoeling om via elektriciteit warmte op te wekken, maar via rechtstreekse warmteoverdracht. Of dat echt mogelijk is, weet ik niet. Daarom onderzoek ik het. Ik zoek niet naar wat allemaal niet kan. Ik zoek naar wat wél kan.

@Jac Van de Laar  Dat wat je zoekt of laat zoeken is en blijft voor mij een lucht spiegeling. - “rechtstreekse warmteoverdracht” - wat moeten we ons hieronder voorstellen?
Je hebt nog steeds geen belastbare bron voor dit vage “concept” gepresenteerd.

Geen elektriciteit, o.k. (De Finse uitvinding en het Ecodorp Boekel gebruiken juist duurzaam opgewekte stroom) De prangende vraag blijft: Welke (hoog temperatuur) bron wil ja dan gebruiken??

P.S.: Je gaat nooit inhoudelijk op de hier gegeven antwoorden in. Waarom eigenlijk niet?

@Jac Van de Laar U heeft ook niet gereageerd op het feit dat zand i.t.t. uw schrijven juist vier keer minder warmte op kan slaan en dus niet vier keer meer dan water. Als u zonder direkt elektrisch te verwarmen geen temperatuur van 400 graden kan bereiken vergeet het dan.

Zoals al meerdere keren aangeven door verschillende mensen, wat jij wilt is niet mogelijk, en met de beperkte temperaturen die jij op je dakje hebt zal je weinig energie in je zand kunnen opslaan.

Weet je al hoeveel energie je nodig hebt ?

Hoe hoge temperatuur opslag in zand wel kan, heb ik al beschreven maar dat wil je niet. Dan kan je je tijd misschien beter aan iets anders besteden.

Ik zou geholpen zijn met de vermelding van de bronnen waarbij wordt aan getoond dat jullie gelijk hebben.

Gewoon basiskennis thermodynamica

Je zou dit boek uit Delft eens kunnen proberen, ik heb het zelf nooit gelezen, maar lijkt me een aardige introductie in de ThermoDynamica, en niet zo duur als de wat meer gevorderde boeken .

De bewijslast dat je met een bitumen dak van 90 graden zand op zou kunnen warmen tot 400 graden ligt bij u.