Vorig jaar werden de FlexTherm Eco warmtebatterijen in de 164 appartementen tellende Groningse Vondelflat geplaatst. Inmiddels is duidelijk dat ze uitstekend werken. “Op zich is dat een standaard toepassing”, zegt Ben Mureau, directeur innovaties bij Aalberts hydronic flow control. “Het is een compacte bufferopslag voor warmte, die je in verschillende situaties kunt toepassen. Voor de woningbouw is het met het oog op de energietransitie een slimme oplossing, zeker gezien het feit dat je er in de bestaande bouw mee uit de voeten kunt. Je kunt er warm water mee maken en de cv-ketel of warmtepomp efficiënter laten draaien.”

12,5 liter warm water per uur

De batterij werkt met anorganisch zout als phase change material (PCM). Een elektrische spiraal warmt het zout op tot 70 graden Celsius. Bij die temperatuur is het helemaal vloeibaar. De warmte die tijdens dit proces vrijkomt, wordt afgegeven aan met water gevulde warmtewisselaars. Doordat het water in de warmtewisselaars de warmte onttrekt, kristalliseert het zout vervolgens weer. Op deze manier kan het systeem tot 12,5 liter warm water per minuut leveren. Het opslagsysteem kan ook thermisch worden opgeladen door middel van een warmtewisselaar. De aanvoertemperatuur moet daarvoor tussen 65 en 80 °C liggen.

Schakelen

“We zijn druk bezig om te onderzoeken hoe we de batterij nog slimmer kunnen maken”, zegt Mureau. “Bijvoorbeeld door te kunnen schakelen tussen zonnepanelen, cv-ketel en elektriciteitsnet, waarbij je gebruik maakt van nachtstroom. Daar zit nog heel veel ontwikkelwerk in. Vandaar de proefopstelling in The Green Village, het veldlaboratorium voor duurzame innovatie op de campus van de TU Delft. Aannemer Dijkstra-Draisma bouwde in samenwerking met woningbouwvereniging WoonFriesland drie replica’s van jaren-70-woningen met verschillende energielabels na, om diverse betaalbare oplossingen te kunnen testen. Ons project is daar onderdeel van. De bestaande bouw op een betaalbare manier verduurzamen, is één van de grootste opgaves op de woningmarkt.”

Full electric

In elke proefwoning zijn drie warmtebatterijen geïnstalleerd. Samen zorgen ze ervoor dat de woningen full electric zijn. Mureau vertelt: “Bestaande woningen worden bijna zonder uitzondering verwarmd met radiatoren op hogere temperaturen. De vraag is hoe je in een dergelijke bestaande woning een warmtebatterij integreert. Je wilt geen krachtstroom toepassen en op één 16A-groep drie warmtebatterijen kunnen aansluiten. Die kunnen niet allemaal tegelijk laden, want dan knalt de veiligheid eruit. Een slimme schakelunit moet dat voorkomen.”

88 kWh voor verwarmen en warm water

Mureau concludeert dat in de Delftse proefopstelling is bewezen dat het kan. “De bewoners hadden voldoende warmte en warm water. Voor het elektrisch verwarmen van een vierpersoons tussenwoning is in de koudste maand 88 kWh nodig voor het verwarmen van de verschillende ruimten en voor warm tapwater. Daarom moet je voor de piekmomenten in de warmtevraag – tijdens opwarmen in de ochtend, met ook nog eens warmwatervraag voor douchewater – een thermische buffer achter de hand hebben. Juist dan komt een warmtebatterij goed tot z’n recht.”

Elektrisch verwarmen met warmtebatterij

Het elektrisch verwarmen van de warmtebatterijen vraagt 2,8 kW bij 230 V. Voor de testopstelling van de proefwoning in The Green Village zijn twee FlexTherm Eco warmtebatterijen van het type 6E (7 kW) opgesteld en één van het type 3E (3,5 kW). Met een speciale schakeling konden de drie warmtebatterijen binnen één groep van 16A tot 3,4 kW worden geladen, goed voor 81,1 kWh thermische warmte per dag (24 uur x 3,4 kW, red.). Vanuit de opgestelde warmtebatterijen was er steeds 17,5 kWh_th beschikbaar voor ruimteverwarming en 10,5 kWh_th voor warm tapwater.

“We hadden de drie apparaten aan elkaar geschakeld om een eventueel zeer koude winter door te kunnen komen, maar het was niet heel koud. Met wat minder vermogen, verdeeld over twee of drie batterijen, was het ook gelukt.”

Van het gas af

“De resultaten van de testopstelling in The Green Village zijn goed”, stelt Mureau. “Dat betekent dat het lukt om voldoende warmte en voldoende warm water te genereren, zonder dat er veel aanpassingen gedaan hoeven te worden aan de woning. Het is belangrijk dat het bestaande verwarmingssysteem in werking blijft en dat het aantal groepen in de meterkast niet hoeft te worden uitgebreid. Zo houd je de kosten laag.”

De prijzen voor een FlexTherm Eco warmtebatterij variëren van circa 2.800 euro voor een type 3E, 3.410 euro voor een type 6E en 3.900 euro voor een type 9E. “Al met al kan een bestaande woning met deze warmtebatterij gemakkelijk en relatief goedkoop van het gas afgehaald worden,” zo rekent Mureau voor.

Elektrische batterijen vs warmtebatterijen

Mureau ziet logischerwijs alleen voordelen. “Vergeleken met elektrische batterijen hebben warmtebatterijen enkele voordelen. Er is geen terugval in kwaliteit en er zijn geen verliezen. Onderhoud is niet nodig. Het is een gesloten systeem, dus energetisch aantrekkelijk. Een elektrische batterij degenereert na verloop van tijd, maar bij deze warmtebatterij is na meer dan 40.000 laad/ontlaadcycli nog geen rendementsverlies waargenomen. Bovendien is de oplaadtijd ook veel sneller.” De units zijn niet groter dan een standaard cv-ketel.

Overtollige elektrische energie opslaan

“De proefopstelling in de testwoning draait nog steeds”, vervolgt Mureau. “We willen nu naar de volgende fase, waarbij we een intelligente regeling gaan maken. Voor netbeheerders is een opstelling met meerdere batterijen interessant, omdat die kan helpen om het net in balans te brengen. Als er een energie-overschot op het net is, kunnen de batterijen de overtollige stroom opslaan. Omgekeerd lukt overigens niet met dit type.”

Koppeling met warmtepomp

Ook ziet Mureau kansen in de koppeling met warmptepompen. “Want die moet op een bepaald rendement draaien. Een warmtebatterij kan net de buffer zijn waardoor dat lukt. De COP gaat dan omhoog. Bovendien kan de warmtepomp dan de juiste temperatuur van het tapwater bereiken in verband met legionella. Met de meeste warmtepompen alleen, lukt dat niet. We werken er hard aan om nóg meer mogelijk te maken met de PCM-warmtebatterij.”