CCO PROTO
Compacte Conversie en Opslag - Prototype (CCO PROTO)
Publieke samenvatting / Public summary
Aanleiding
Er is een sterk groeiende behoefte aan flexibiliteit in het energiesysteem, veroorzaakt door o.a. natuurlijke fluctuaties van hernieuwbare energie. De inzet van compacte warmteopslag biedt de gewenste flexibiliteit en faciliteert daarmee verdere groei van duurzame warmte. Voor relatief hoge-temperatuuropslag (T > 80°C) is een proof-of-concept beschikbaar van compacte seizoensopslag van warmte met thermochemische materialen (TCMs). Met name voor lage temperatuurbronnen (T ~ 45 - 60°C) zoals bij warmtepompen is deze vorm van opslag nog onontgonnen terrein.
Doelstelling
Overeenkomstig met de TKI roadmap Compacte Conversie en Opslag (2016) is het lange termijn doel om dé warmtebatterij (combinatie warmtepomp met compacte opslag) te realiseren. CCO PROTO zet een eerste stap richting een prototype van een dergelijk systeem, i.e. lab-schaal test opstelling (~ 1 kg) van een warmtepomp met een compact opslag systeem. Het project onderzoekt de praktische haalbaarheid van het beoogde systeem. Een belangrijk onderdeel hiervan is de ontwikkeling van geschikte TCMs (lage temperatuur, stabiel en hoge energiedichtheid).
Korte omschrijving
De projectdoelstelling zal worden gerealiseerd d.m.v. een experimentele systeemstudie en testen aan een prototype testopstelling van een warmtebatterij die geschikt is voor lage temperaturen (T ~ 45 - 60°C). Hierin wordt een warmtepomp (Inventum) gecombineerd met compacte warmteopslag (TCM module, De Beijer RTB). Een belangrijk onderdeel van dit geheel is de ontwikkeling van geschikte materialen die de beoogde toepassing kunnen bedienen. Op voorhand is er reeds een basismateriaal (zouthydraat) bekend en potentieel geschikt voor de beoogde lage temperatuur toepassing. Echter, dit TCM heeft een beperking m.b.t. de stabiliteit. Daarom worden op basis van deze zouthydraten composiete TCMs geformuleerd (waarvan de basis reeds is gelegd in het nagenoeg afgeronde TKI UE project MJP CCO) en getest in de ontwikkelde testopstelling. De activiteiten worden uitgevoerd in 4 werkpakketten: WP1: Marktvraag, systeem- & integraal ontwerp WP2: TCM: materiaalontwikkeling & karakterisatie WP3: TCO: module detailontwerp, bouw & test WP4: Warmtebatterij: Integratie warmtepomp met TCO module
Resultaat
Een laboratorium opstelling van de warmtebatterij: een warmtepomp (geleverde temperatuur, T ~ 45 - 60 °C) werkend in combinatie met thermochemische warmteopslag (TCO). De praktische, economische en energetische haalbaarheid van duurzame warmtegeneratie en compacte warmteopslag wordt onderzocht. Andere concrete resultaten van CCO PROTO zijn: ? Eerste stap richting een prototype warmtebatterij (compacte thermische opslagmodules geïntegreerd met een warmtepomp). ? Composiete TCMs (gebaseerd op zouthydraten) die (potentieel) geschikt zijn voor gebruik in de betreffende lage-temperatuur use-case (T ~ 45 - 60 °C). ? Laboratorium testresultaten van TCM-warmteopslag onder relevante gebruiksomstandigheden. ? Energetisch en economisch potentieel bij toepassing van verschillende opslagmogelijkheden voor andere decentrale warmtebronnen met temperaturen tot 60°C. ? Vaststelling van vervolgroutes voor decentrale warmtebronnen, en mogelijke andere vergelijkbare use-cases; ? Verbrede kennisbasis van de Nederlandse industrie, waardoor verdere productontwikkeling en versnelde marktintroductie mogelijk wordt.
Er is een sterk groeiende behoefte aan flexibiliteit in het energiesysteem, veroorzaakt door o.a. natuurlijke fluctuaties van hernieuwbare energie. De inzet van compacte warmteopslag biedt de gewenste flexibiliteit en faciliteert daarmee verdere groei van duurzame warmte. Voor relatief hoge-temperatuuropslag (T > 80°C) is een proof-of-concept beschikbaar van compacte seizoensopslag van warmte met thermochemische materialen (TCMs). Met name voor lage temperatuurbronnen (T ~ 45 - 60°C) zoals bij warmtepompen is deze vorm van opslag nog onontgonnen terrein.
Doelstelling
Overeenkomstig met de TKI roadmap Compacte Conversie en Opslag (2016) is het lange termijn doel om dé warmtebatterij (combinatie warmtepomp met compacte opslag) te realiseren. CCO PROTO zet een eerste stap richting een prototype van een dergelijk systeem, i.e. lab-schaal test opstelling (~ 1 kg) van een warmtepomp met een compact opslag systeem. Het project onderzoekt de praktische haalbaarheid van het beoogde systeem. Een belangrijk onderdeel hiervan is de ontwikkeling van geschikte TCMs (lage temperatuur, stabiel en hoge energiedichtheid).
Korte omschrijving
De projectdoelstelling zal worden gerealiseerd d.m.v. een experimentele systeemstudie en testen aan een prototype testopstelling van een warmtebatterij die geschikt is voor lage temperaturen (T ~ 45 - 60°C). Hierin wordt een warmtepomp (Inventum) gecombineerd met compacte warmteopslag (TCM module, De Beijer RTB). Een belangrijk onderdeel van dit geheel is de ontwikkeling van geschikte materialen die de beoogde toepassing kunnen bedienen. Op voorhand is er reeds een basismateriaal (zouthydraat) bekend en potentieel geschikt voor de beoogde lage temperatuur toepassing. Echter, dit TCM heeft een beperking m.b.t. de stabiliteit. Daarom worden op basis van deze zouthydraten composiete TCMs geformuleerd (waarvan de basis reeds is gelegd in het nagenoeg afgeronde TKI UE project MJP CCO) en getest in de ontwikkelde testopstelling. De activiteiten worden uitgevoerd in 4 werkpakketten: WP1: Marktvraag, systeem- & integraal ontwerp WP2: TCM: materiaalontwikkeling & karakterisatie WP3: TCO: module detailontwerp, bouw & test WP4: Warmtebatterij: Integratie warmtepomp met TCO module
Resultaat
Een laboratorium opstelling van de warmtebatterij: een warmtepomp (geleverde temperatuur, T ~ 45 - 60 °C) werkend in combinatie met thermochemische warmteopslag (TCO). De praktische, economische en energetische haalbaarheid van duurzame warmtegeneratie en compacte warmteopslag wordt onderzocht. Andere concrete resultaten van CCO PROTO zijn: ? Eerste stap richting een prototype warmtebatterij (compacte thermische opslagmodules geïntegreerd met een warmtepomp). ? Composiete TCMs (gebaseerd op zouthydraten) die (potentieel) geschikt zijn voor gebruik in de betreffende lage-temperatuur use-case (T ~ 45 - 60 °C). ? Laboratorium testresultaten van TCM-warmteopslag onder relevante gebruiksomstandigheden. ? Energetisch en economisch potentieel bij toepassing van verschillende opslagmogelijkheden voor andere decentrale warmtebronnen met temperaturen tot 60°C. ? Vaststelling van vervolgroutes voor decentrale warmtebronnen, en mogelijke andere vergelijkbare use-cases; ? Verbrede kennisbasis van de Nederlandse industrie, waardoor verdere productontwikkeling en versnelde marktintroductie mogelijk wordt.