Pim Donkers. Foto | Rien Meulman

Sluitstuk | Zout als verwarming

In een blok zout van twee kubieke meter past in principe genoeg energie om de hele winter je woning mee te verwarmen: als je water toevoegt aan een droog zout, komt daarbij namelijk warmte vrij. Promovendus Pim Donkers onderzocht in het Darcy Lab hoe dat proces precies werkt en welk zout je het best kunt gebruiken voor deze thermochemische warmte-opslag.

Het principe is doodeenvoudig: gebruik de warmte van de zon om al het water uit een flink brok zout te laten verdampen. Op die manier leg je de zonnewarmte vast in het zout in een proces dat dehydratatie wordt genoemd. “Daarvoor moet je het zout verwarmen tot maximaal honderdvijftig graden”, vertelt promovendus Pim Donkers. “En dat is prima mogelijk met een zonnecollector op je dak.”

Als je vervolgens die avond - of pas de volgende winter - warmte nodig hebt, kun je die uit het zout onttrekken door het bloot te stellen aan vochtige lucht. Wanneer zich watermoleculen nestelen tussen de zoutkristallen, komt namelijk energie vrij in de vorm van warmte. In principe ontstaat zo volgens de promovendus bij Technische Natuurkunde een oneindige cyclus van uitdrogen en bevochtigen (dehydratatie en hydratatie), waarmee je duurzaam opgewekte energie op een milieuvriendelijke manier tijdelijk kunt opslaan.

Maar de praktijk is uiteraard weerbarstiger. “We zien hetzelfde probleem als bij de accu van je mobiele telefoon: in het begin gaat die dagen mee, maar na een jaar nog maar een paar uur. Ook de zouten die we hebben getest, blijken als het ware te degenereren.” Met de MRI-detectoren van het Darcy Lab van de TU/e kon Donkers tot in detail zien hoe de watermoleculen zich tussen de zoutdeeltjes nestelen en hoe ze zich bij het verwarmen weer ontworstelen aan het zoutkristal.

“We hebben in eerste instantie vooral sulfaatzouten onderzocht, omdat die goedkoop zijn. Maar het blijkt erg lastig om daar snel genoeg water in te krijgen. Je doorloopt diverse faseovergangen, van één naar twee en meer watermoleculen per sulfaatmolecuul. En bij elk van die overgangen ontstaan problemen en vertragingen. En hoe minder water je in het zout krijgt, hoe minder warmte je er later uit kunt halen.”

Koperchloride, een ander type zout, vertoont die problemen niet. “Maar dat is dan weer veel duurder. Om een woning te verwarmen, heb je ongeveer twee kubieke meter zout nodig. Als je kiest voor koperchloride zou dat tienduizenden euro’s kosten en dat is niet rendabel.”

Toch ziet de natuurkundig ingenieur een toekomst voor thermochemische warmte-opslag. “Je kunt het zout in een poreus materiaal stoppen, dat zou in principe moeten helpen. Of je kunt meerdere soorten zout mengen. Sulfaten nemen het water te slecht op, maar chloriden juist heel goed. Een combinatie zou best goed kunnen werken.”

De toekomst zal uitwijzen of onze cv-ketel op termijn wordt vervangen door een brok zout. Het pilotproject van Donkers krijgt namelijk een vervolg; de komende jaren gaan hiermee vier nieuwe promovendi aan de slag in het Darcy Lab.

Deel dit artikel via je socials