InterviewEnergie

Deze Nederlandse uitvinding zou de energietransitie weleens rap kunnen versnellen

Olaf Adan, hoogleraar toegepaste natuurkunde aan de TU/e, hoofdonderzoeker van TNO en nu ook chief technical officer van het bedrijf Cellcius. Beeld Koen Verheijden
Olaf Adan, hoogleraar toegepaste natuurkunde aan de TU/e, hoofdonderzoeker van TNO en nu ook chief technical officer van het bedrijf Cellcius.Beeld Koen Verheijden

Fabriekswarmte naar woningen verplaatsen, niet via warm water in pijpleidingen maar via zout en vrachtauto's. Klinkt omslachtig, maar Eindhovense onderzoekers denken dat dit weleens de sleutel voor de energietransitie kan worden.

Maarten van Gestel

Sommige mensen hebben altijd een flesje parfum bij zich, of een doosje met TicTacs. Olaf Adan (62), hoogleraar toegepaste natuurkunde aan de TU Eindhoven en hoofdonderzoeker van TNO, heeft altijd twee andere flesjes bij zich. Eentje met water, eentje met zout. Niet tegen de dorst of om een flauwe lunch wat op te peppen, maar om mensen te kunnen laten zien waar hij zich de afgelopen twaalf jaar mee heeft beziggehouden. Iets dat volgens hem potentieel dé oplossing kan bieden voor het ‘te trage tempo’ waarin de overgang naar duurzame energie nu zou verlopen.

In een vergaderzaaltje op de Brabantse universiteitscampus zet Adan de twee flesjes voor zich op tafel. “Ik ga je gewoon even laten zien wat er gebeurt”, zegt hij, terwijl hij met een pipetje waterdruppels uit het waterflesje haalt, en ze bij het flesje met zout voegt. Een paar seconden is het stil, dan beginnen de zoutkorrels te roken en sissen. Als Adan het flesje met zoutkorrels iets later wil oppakken, brandt hij zijn handen eraan, zo heet is het. “Door de reactie wordt het warmer dan zestig graden.”

Adan doet water bij de zoutkorrels, en ze worden 'verrekte heet.' Beeld Koen Verheijden
Adan doet water bij de zoutkorrels, en ze worden 'verrekte heet.'Beeld Koen Verheijden

Niet meer afhankelijk van Russisch gas en fossiele brandstoffen

De reactie in de flesjes is ogenschijnlijk simpel, en geeft het gevoel van een scheikundedocent die zijn klas op dag één verbluft met een chemisch trucje. Maar volgens Adan kan de verhitting van dit specifieke type zout – kaliumcarbonaat – door water of waterdamp mogelijk een sleutelrol gaan spelen in de energietransitie. Het kan volgens hem een opzienbarend verschil gaan maken in de wens van Nederland en Europa om eerst van het Russische gas af te gaan en op langere termijn helemaal niet meer afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen, vanwege de desastreuze gevolgen van klimaatverandering.

Dat zit zo. In de Nederlandse industrie – fabrieken, datacentra, chemie – ontstaat ontzettend veel restwarmte van relatief lage temperatuur, onder de 150 graden. Hitte die in theorie genoeg is om tussen de drie en zesenhalf miljoen woningen mee te verwarmen. “Maar die warmte wordt veelal weggegooid in de atmosfeer, terwijl mensen hun huizen met gas verwarmen.” Al langer wordt gebruik gemaakt van stadsverwarming, waar restwarmte uit de industrie water verwarmt dat via pijpleidingen naar woningen wordt gebracht. Of van biomassaverbranding, waarbij restmateriaal uit de industrie in de oven beland die water verwarmt dat naar woningen stroomt. Cruciale ontwikkelingen, volgens Adan, maar elk ook met nadelen. “Het aanleggen van die pijpleidingen is duur. Het water verliest over tijd temperatuur. En het grootste probleem: het kost veel tijd om die pijpleidingen tussen fabrieken en woningen aan te leggen, onder meer vanwege het verkrijgen van vergunningen, bijvoorbeeld in natuurgebieden.” Tijd die er niet is, zegt Adan. “We hebben op dit moment verrekte haast.”

Het principe van de twee zoutflesjes biedt volgens Adan, inmiddels ook een van de bazen van het bedrijf Cellcius, opgezet door de TU/e en TNO, een nieuwe oplossing. “Het mooie is namelijk dat je de reactie die ik net liet zien, ook kan omdraaien.” Door de waterdruppels kwam de warmte uit het zout vrij. Maar als je juist water aan de warme zoutmassa onttrekt – als je het droogt – sla je de warmte op in droge korrels. Die korrels zijn overal naartoe te brengen, zonder warmteverlies. “Ik kan dit flesje meenemen naar de Zuidpool, en dan heeft het niets in energie verloren.” Doe er daar opnieuw waterdamp bij, en het wordt opnieuw warm. “Dat kunnen we minstens tweehonderdvijftig keer herhalen, zonder energieverlies.”

De hete lucht in een fabriekshal kan dus worden opgeslagen in zoutkorrels. Een vrachtautootje brengt de zoutkorrels naar een woonwijk, waar ze vanuit een soort transformatorhuisje met leidingwater genoeg warmte kunnen genereren voor omliggende woningen, via dunne buizen onder de grond. Over twee jaar moeten de eerste vijftig huizen op deze manier daadwerkelijk warmte krijgen: in de buurt van Sittard-Geleen, van het Limburgse Chemelotterrein.

null Beeld
null Beeld Anne Blaak
Beeld Anne Blaak

“We zijn hiermee de eerste in de wereld”, zegt de Brabantse hoogleraar met enige trots. Als alles gaat zoals gepland, zou deze nieuwe techniek vanaf 2025 of 2026 overal in Nederland kunnen worden toegepast. “De ambitie van de overheid is nu om in de bebouwde omgeving drieënhalve megaton CO2 te besparen voor 2030. Met deze technologie kunnen we dat mogelijk verdubbelen.”

Miljoenensubsidie

Het principe van de zoutbatterij klinkt simpel, vertelt Adan, maar dat is het niet (zie kader). “Die eenvoud is bedrieglijk.” De Brabantse hoogleraar had het voordeel dat hij vanuit de TU/e en TNO twaalf jaar fundamenteel onderzoek kon doen. In die tijd had hij twee doorbraken. Na het testen van ruim duizend zouttypes vond hij een zout dat hij samengevoegd met andere stoffen steeds opnieuw kon blijven opladen, net als een elektrische batterij. Een zouttype dat ook in Europa breed beschikbaar is, anders dan bijvoorbeeld zeldzame batterijmetalen zoals lithium en kobalt. De tweede doorbraak was het ontwerpen van een apparaat, dat dit materiaal ook daadwerkelijk kan opladen en het weer warmte kan laten afgeven, op manier die efficiënt en economisch rendabel is.

Initieel was het plan om een individuele zoutbatterij voor woningen te produceren, ter grootte van een koelkast, die als individueel systeem voldoende warmte zouden moeten produceren. Mede door een Europese subsidie van 7 miljoen euro start later dit jaar een proef bij vier huishoudens, met ieder een batterij. Nog steeds een interessant project, vindt Adan, maar inmiddels gelooft hij dat de technologie pas echt zoden aan de dijk zet als het restwarmte uit de industrie naar huizen transporteert met zoutkorrels. “Dat heeft veel meer slagkracht dan die individuele batterijen. Dus daar zetten we nu vol op in.”

Adan voor de zoutbatterij, die bestaat uit losse kasten met zout die elk 'opgeladen' kunnen worden. Beeld Koen Verheijden
Adan voor de zoutbatterij, die bestaat uit losse kasten met zout die elk 'opgeladen' kunnen worden.Beeld Koen Verheijden

Kanttekeningen bij het systeem met vrachtautootjes

Het is nog wel de vraag of het systeem van vrachtautootjes die ‘opgeladen’ zout naar buurten brengen daadwerkelijk gaat slagen, of dat dit vooralsnog vooral een verhaal is dat werkt op papier. De huidige warmtenetwereld reageert met enig voorbehoud op de Eindhovense innovatie. Bijvoorbeeld over één van de belangrijkste voordelen die Adan noemt aan zijn innovatie: het ‘verliesvrij’ kunnen transporteren van warmte opgeslagen in zout, in tegenstelling tot water, dat afkoelt naar verloop van tijd. Een woordvoerder van Vattenfall – één van de grootste warmtenetbeheerders van Nederland – zegt dat slechts twintig procent van het warmteverlies nu plaatsvindt in de grote pijpleidingen tussen de industrie en de woonwijk, en dat tachtig procent van het verlies plaatsvindt in het fijnmazige netwerk onder huizen. “Deze innovatie kan dus hoogstens wat doen aan die twintig procent.”

Ook plaatst Vattenfall kanttekeningen bij het systeem om het zout met vrachtautootjes naar woonwijken te transporteren. “Het is de vraag of die kosten opwegen tegen die van een transportleiding.” Maar volgens Adan gaat het vrachtautootjes-idee wel degelijk rendabel zijn, zowel vanuit kosten- als milieuoogpunt. “We hebben uitgerekend hoe vaak een vrachtautootje naar de buurt moet. Die frequentie is veel lager dan de bevoorrading van supermarkten. Die worden gemiddeld twee keer per dag bevoorraad, in onze situatie is het één keer per maand in de zomer, tot twee keer per week in de meest extreme winterweek.”

Het vrachtauto-systeem heeft volgens Adan daarnaast het voordeel dat ook dunbevolkte gebieden in Nederland makkelijk gebruik kunnen maken van de restwarmte uit de industrie. “Voor warm water geldt dat het hoe dan ook afkoelt naarmate je het verder transporteert. In het zout wordt de warmte verliesvrij opgeslagen.”

Nog niet al het geld bij elkaar

Het zal nog wel een paar jaar duren voordat blijkt of de Eindhovense zoutbatterij echt zoveel kan bijdragen aan de energietransitie als de Brabantse hoogleraar stelt. De eerste investeringsronde is zo goed als rond, met onder meer de provincie Brabant als geldschieter. Ook is twee weken geleden vanuit het nationale Groeifonds geld toegewezen aan het consortium waar ook Cellcius onderdeel van is. Toch is op dit moment nog niet al het geld bij elkaar voor de eerste Cellcius-proef, met Chemelot en de huizen in Sittard-Geleen. “Het hangt nog af van een paar subsidies. Daar blijkt het soms best lastig om snel middelen te vinden, vooral omdat we niet binnen de traditionele subsidiehokjes van ofwel industrie ofwel bebouwing vallen.”

Maar áls de vondst echt doorbreekt, zou Adan zelf, als belanghebber in Cellcius, er ook nog rijk van kunnen worden. “Misschien wel, dat weet ik niet. Maar op mijn leeftijd is dat niet zo belangrijk meer.”

De theorie is oud, maar mislukte steeds

Het theoretische principe van warmte opslaan in zout is allesbehalve nieuw. Al in de jaren vijftig werd onder natuurkundigen de potentie benoemd van het opslaan van warmte in zout in plaats van in water. En zeker bij eerdere energiecrisissen kwam het idee soms weer bovendrijven, maar steeds zonder succes. In de jaren zeventig en tachtig deed het Zweedse bedrijf Tedpidus grootschalige proeven om warmte op te slaan in bepaalde zouttypes, maar dit mislukte steeds vanwege technische problemen, zoals het samenklonteren van het zout en water.

Op dit moment bestaan er al enkele types zoutbatterijen, maar die worden vooral bedoeld om zelfstandig energie op te wekken, en niet om restwarmte uit de industrie te gebruiken. In Groningen wordt bijvoorbeeld het water van een flat verwarmd vanuit een zoutbatterij van het bedrijf Flamco. Maar dit zijn relatief kleinschalige systemen die ook relatief weinig energie opwekken, omdat ze volgens een ander natuurkundig principe werken.

Lees ook:

Dit doosje kan vanuit een satelliet de uitstoot van methaan meten. Maar is er geld voor?

Het Nederlandse ruimteinstrument Tropomi haalde vorig jaar het wereldnieuws, nadat het Australische kolenmijnen ontmaskerde als superuitstoters. In Delft wordt gesleuteld aan een opvologer. Maar mag dat ook de ruimte in?

Bij elke verkochte warmtepomp geeft iemand een klap op de gong. ‘Klonggg’ klinkt tien keer per dag

Door de hoge gasprijs en de Oekraïne-oorlog neemt de interesse in gasloos wonen sterk toe. Dat betekent: gouden tijden voor de handelaars in warmtepompen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden