In de transitie naar een aardgasvrije energievoorziening, is elektrificatie een voor de hand liggende oplossing. Dat vraagt om forse aanpassingen in het elektriciteitsnetwerk. Zowel om voldoende elektriciteit beschikbaar te hebben om de gebouwde omgeving te verwarmen, als het wisselende aanbod van elektriciteit uit duurzame bronnen en de transportcapaciteit. DWA onderzocht in opdracht van TKI Urban Energy de haalbaarheid van kleinschalige warmteopslag in woningen.
Robert Jan van Egmond, Programmamanager duurzame warmte en koude bij TKI Urban Energy: “Als we naar een volledig duurzaam energiesysteem gaan is warmteopslag een onmisbare schakel. Dit onderzoek laat mooi zien wat ervoor nodig is om de businesscase van kleinschalige warmteopslag in all-electric woningen in de toekomst sluitend te krijgen.”
Om de fluctuaties in vraag en aanbod van elektrische energie op te kunnen vangen, zijn forse aanpassingen noodzakelijk in het elektriciteitsnet. Deze maatregelen zijn niet overal financieel en praktisch haalbaar. Kleinschalige opslag van warmte in of bij woningen zou betekenen dat er minder aanpassingen nodig zijn in het elektriciteitsnetwerk. Hierdoor kan er warmte worden geproduceerd op momenten dat er capaciteit beschikbaar is en wordt de warmte uit de opslag ingezet op momenten dat de capaciteit beperkt is.
Het onderzoek bestaat uit verschillende fasen: inventarisatie van warmtevraagprofielen, beoordeling van de beschikbare technieken, een bewonersonderzoek naar draagvlak, het opstellen van business cases van opslagtechnieken, en de vergelijking van kleinschalige opslagtechnieken met grootschalige alternatieven. In deze studie is verwarming met behulp van een elektrische warmtepomp - een veelgebruikte techniek - als referentie genomen voor de berekeningen. In het onderzoek zijn verschillende opslagtechnieken meegenomen: warmteopslag in water, opslag in faseovergangsmaterialen (PCM's) en opslag in thermochemische materialen (TCM's).
Door toepassing van warmteopslag blijkt het inderdaad mogelijk om warmtevraag en warmteproductie te ontkoppelen. Bij de opslag in water en PCM’s blijft de opslagduur beperkt tot maximaal enkele dagen tot een week. Dit omdat anders zowel het volume van de opslag erg groot wordt, en de energieverliezen relatief groot worden. Bij toepassing van een opslag met TCM’s blijken langere opslagperiodes (tot en met seizoensopslag) technisch mogelijk te zijn.
De kosten voor kleinschalige warmteopslag zijn in dit onderzoek niet vergeleken met de kosten van verzwaring van het elektriciteitsnet, omdat deze laatste sterk locatieafhankelijk zijn. Waarschijnlijk zijn er locaties waar kleinschalige warmteopslag een kosteneffectief alternatief biedt voor netverzwaring.
Tegelijk is er voor de consument op dit moment nog geen positieve business case. Er is namelijk sprake van zowel een investering, als van stijgende exploitatielasten met alle onderzochte technieken. Wel liggen er kansen. Zo wordt de business case positiever bij een grotere warmtevraag, zoals in een appartementencomplex.
Een aantal aanpassingen helpen om de techniek van kleinschalige warmteopslag in woningen technisch en financieel haalbaar te maken:
De belangrijkste aanpassing is het laten variëren naar tijd en plaats van zowel de prijs voor elektrische energie als die van de transportcapaciteit voor elektriciteit. Daarmee ontstaat een incentive om gebruik van elektriciteit te verminderen in geval van een laag aanbod en/of optredende pieken.
Technisch gezien kunnen beter geïsoleerde buffers om de energieverliezen verder te reduceren bijdragen. Daarnaast liggen er kansen voor onderzoek en doorontwikkeling van TCM’s voor kleinschalige toepassing.
Wanneer deze aanpassingen worden doorontwikkeld, liggen er met name kansen voor locaties waar de kosten voor verzwaring van het net erg hoog zijn, voor locaties waar veel duurzame energie wordt opgewekt en voor locaties met een relatief grote warmtevraag.
