University of Twente Student Theses

Login

een concept van een compacte warmteopslag voor integratie in de Nederlandse woning

Sande, W.P.J. van de (2011) een concept van een compacte warmteopslag voor integratie in de Nederlandse woning.

[img] PDF
12MB
[img] PDF
333kB
Abstract:Olieprijzen staan op een recordhoogte en tijd nog moeite wordt gespaard om in de meest onherbergzame plekken fossiele brandstoffen te delven. Dit zet onze maatschappij onder druk. Al vele jaren houden mensen, bedrijven en instituten zich bezig met het oplossen van het energieprobleem door duurzame en groene oplossingen te zoeken. Een groot deel van de energie die wij gebruiken is warmte, ongeveer 60GJ wordt in het gemiddelde Nederlandse gezin gebruikt om hun woning warm te houden. Hier is gemiddeld 1600 m3 aardgas voor nodig, maar dit raakt een keer op. Er wordt hard gewerkt aan oplossingen: dieper de aarde in om het gas te vinden of proberen onze warmtevraag op een andere manier in de vullen. Een oplossing om onze warmtevraag groen in te vullen is warmteopslag. Hier houdt onder andere de unit Efficiency & Infrastructure van het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) zich mee bezig. Warmteopslag slaat een overschot aan zonnewarmte op om deze later te gebruiken waneer de zon niet genoeg energie levert om onze woningen te verwarmen. In het specifiek is het ECN bezig met het ontwikkelen van een thermo-chemische seizoensopslag, waar warmte wordt opgeslagen in een scheikundige reactie. Als zout gehydreerd wordt, laat het warmte vrij, deze warmte kan gebruikt worden om woningen te verwarmen. Als het zouthydraat wordt daarna verwarmd, verliest het zijn water en wordt het weer zout. Door deze reactie te controleren kan zonnewarmte in de zomer gebruikt worden om woningen te verwarmen in de winter. In totaal moet er 7GJ aan warmte opgeslagen worden om een warmtevraag van 15GJ compleet te dekken. Deze compacte warmteopslag (CWO) moet bijdragen in het streven van ECN om in 2050 de gehele gebouwde omgeving energieneutraal te hebben. Dit lukt alleen als er goede oplossingen komen om de CWO in woningen te integreren. Dit geldt voornamelijk voor huidige woningen die nog gerenoveerd worden in de komende 40 jaar. De woningmarkt beweegt simpelweg niet snel genoeg om alleen nieuwbouwwoningen met een CWO uit te rusten. Ook moet er rekening gehouden worden met andere duurzame producten die nodig zijn om de gebouwde omgeving energieneutraal te krijgen, zoals zonnepanelen. Een eerste stap naar integratie van de CWO is het verhogen van de isolatie van de woning, zodat de warmtevraag verlaagt wordt naar 15GJ. Als deze stap niet genomen wordt, is de CWO te groot om in een woning ingepast te worden. De vraag is of hier überhaupt genoeg ruimte voor is in veel Nederlandse woningen, laat staan of de gehele opslag geïntegreerd kan worden in een enkele locatie in de desbetreffende woning. Het doel van dit opdracht is het verdere ontwerp van de CWO van het ECN met als focus de integratie in de Nederlandse renovatiewoning. Deze compacte warmteopslag moet zo compact mogelijk zijn om zoveel mogelijk woningen geschikt te maken voor integratie. Dit doel wordt op twee manieren getracht te bereiken. Ten eerste door een mogelijke manier te opperen om de efficiëntie van de CWO te verhogen. Dit wordt gedaan door gebruik te maken van het feit dat de dehydratiereactie niet instantaan verloopt als de reactietemperatuur voor complete dehydratie is bereikt. Ook op lagere temperaturen vindt er dehydratie plaats. Door de uitgangstemperatuur van de collector te controleren, kan in tijden van lagere zonne-intensiteit de CWO toch geladen worden. Dit laadschema biedt voordelen ten opzichte van het originele laadschema, wat een temperatuur van 130°C vereist om de dehydratiereactie te starten. Met het nieuw laadschema is het benodigde collectoroppervlak kleiner en kan potentieel het warmteverlies ook verkleind worden. De andere manier is om de reactor, het grootste onderdeel van de CWO, zo efficiënt mogelijk in de Nederlandse woning te integreren. Om de gebouwde omgeving in 2050 energieneutraal te maken, moet er gefocused worden op integratie in renovatiewoningen. Om dit te bewerkstelligen is een flexibele optie vereist, de opslag zal in veel woningen niet in enkele locatie ondergebracht worden. In veel woningen kan er echter een substantieel deel van de reactor ondergebracht worden op zolder of in de buitenmuur, de vormen van deze locaties verschillen per woning. Een modulaire oplossing biedt uitkomst. Deze hexagonale prisma’s vullen deze en andere integratielocaties efficiënt in en zijn zo inzetbaar in veel woningen. Door deze modules te koppelen, worden clusters van modules gevormd in deze locaties en samen vormen zij de reactor van de CWO. De aanpassingen aan de CWO maken de integratie in een tussenwoning, de meest voorkomende woning in Nederland, mogelijk met ruimte over voor extra modules. In deze opdracht wordt de warmtevraag gedekt met een collectoroppervlak van 10m2, ongeveer een vijfde van het totale dakoppervlak van een tussenwoning. Echter kon het 3 warmteverlies in de leidingen niet gemodelleerd worden, waardoor er in de realiteit iets meer collectoroppervlak nodig zal zijn. Toch is er nog genoeg ruimte over voor andere duurzame technologieën, zoals PV-panelen. Als tussenwoningen energieneutraal of zelfs energieleverend gemaakt kunnen worden, is het doel om de Nederlandse gebouwde omgeving energieneutraal te maken niet te vergezocht.
Item Type:Essay (Bachelor)
Faculty:ET: Engineering Technology
Subject:20 art studies
Programme:Industrial Design BSc (56955)
Link to this item:http://purl.utwente.nl/essays/72206
Export this item as:BibTeX
EndNote
HTML Citation
Reference Manager

 

Repository Staff Only: item control page