Thermische opslag: de vergeten troef bij industriële elektrificatie

“Warmteopslag is vaak een interessant alternatief voor elektrische batterijen bij de elektrificatie van industriële bedrijven: efficiënter, goedkoper en netvriendelijker.” Dat zegt CFO Jeroen Vanfraechem van het Belgische Entras. Vanfraechem: “De waarde van een flexibele megawatt kan verdubbelen zodra je er thermische opslag aan toevoegt. We hebben het dan ook over de volgende onvermijdbare golf.”

Entras helpt industriële bedrijven hun energietransitie vorm te geven. Elektrificatie is daarbij cruciaal, en de vraag naar elektriciteit moet flexibel kunnen meebewegen in de tijd. Dat kan op twee manieren die hand in hand gaan, vertelt Vanfraechem. Zo kan een bedrijf extra elektriciteit verbruiken wanneer het aanbod ruim is, bijvoorbeeld door op dat moment een elektrische boiler te laten draaien. Daarnaast kan het geproduceerde warmte opslaan voor later gebruik.

Thermische opslag vaak goedkoper dan een batterij

Precies daar komt warmteopslag om de hoek kijken, aldus Vanfraechem. De voordelen tegenover een elektrische batterij zijn legio, op voorwaarde dat minstens een deel van de warmte van een bedrijf elektrisch wordt opgewekt. Een thermische buffer wint het in de eerste plaats op kostprijs. De investeringskost per opslageenheid ligt veel lager dan bij een batterij.

Vanfraechem: “Soms gaat die zelfs richting nul, omdat de buffers, meestal gewone warmwatertanks, in veel fabrieken al aanwezig zijn. Dat geldt ook voor warmtekrachtkoppelingen (WKK), waar vaak al buffers aanwezig zijn om warmteproductie en warmtevraag op elkaar af te stemmen. Daarnaast schaalt de prijs anders: verdubbel je de capaciteit van een batterij, dan verdubbelt ongeveer ook de kost, terwijl die stijging bij thermische opslag veel kleiner is. Daardoor leent een thermische buffer zich ook uitstekend voor langere opslag, soms acht uur of langer.”

Warmteopslag is allesbehalve nieuw

Het opslaan van warmte is niet nieuw, benadrukt Vanfraechem. Hij wijst daarbij op de flexibiliteit van koelhuizen, die 10 tot 15 jaar geleden al in beeld kwam. Koelinstallaties zijn warmtepompen en staan bijvoorbeeld op min 5 graden, maar mogen ook min 6 of 7 graden zijn. Die flexibiliteit werd toen al deels benut. Wat wel nieuw is, is dat warmte steeds vaker elektrisch wordt opgewekt.

Van warm water tot zandbatterijen

“Warmte simpelweg opslaan in water is geen ingewikkelde opgave, zeker als die buffer er al is”, aldus Vanfraechem. “Voor hogere temperaturen bestaan bovendien andere technologieën op basis van gesmolten zouten, thermische olie of hot rocks in a box: keramisch materiaal dat wordt verhit. Finse zandbatterijen houden maandenlang warmte vast voor stadsverwarming. Het grote verschil met elektrische batterijopslag is dat daar wel degelijk dertig jaar onderzoek nodig was, en de Chinese industrie, om de prijs naar beneden te krijgen. De echte uitdaging zit hier eerder in het slim samenbouwen van het systeem.”

Profiteren van goedkope stroom

Aanvankelijk dienden thermische buffers vooral als ‘stootkussen’: bij onbalans op het net snel bij- of afschakelen, tegen een vergoeding van de netbeheerder. Maar ze lenen zich bij uitstek voor actieve sturing op day-aheadprijzen over meerdere uren, stelt Vanfraechem. Die volgen doorgaans hetzelfde patroon: duur in de ochtend, goedkoop in de namiddag dankzij zonne-energie en ’s avonds opnieuw duur.

Een thermische buffer leent zich daar perfect voor, zegt Vanfraechem: ’s ochtends laat je hem leeglopen, ’s middags laad je hem opnieuw op en ’s avonds laat je hem opnieuw leeglopen.

Slimme sturing is cruciaal

Waarom wordt warmteopslag dan nog niet massaal ingezet? De trage elektrificatie van de industrie zet daar een rem op. Thermische opslag volgt immers die ontwikkeling.

De sturing is bovendien complexer dan bij een batterij. Daar beslist de software wanneer die laadt en ontlaadt, met als doel goedkoop te kopen en duur te verkopen. Bij een thermische buffer kies je zelf wanneer je oplaadt, maar niet wanneer je ontlaadt. Dat wordt mee bepaald door de warmtevraag van het productieproces. “Die moet je dus goed voorspellen en integreren in de fabriekssturing, zodat de buffer nooit leeg raakt”, aldus Vanfraechem.

Geen standaardoplossing

Aan warmteopslagtechnieken ontbreekt het niet. Vanfraechem wijst daarbij ook op tal van startups met innovatieve producten. Vaak volstaat het bovendien om te ontsluiten wat al aanwezig is of om een groter buffervat te plaatsen.

Tegelijk is een thermische buffer geen standaardoplossing: elk project vraagt maatwerk. “De grootste uitdaging schuilt in het doorgronden van de businesscase en in software die de warmtevraag voorspelt en optimaliseert, zodat het proces nooit stilvalt.”

Thermische buffer geeft elektrische boiler een turbo

Wat is het verdienmodel van een thermische buffer? Vanfraechem geeft een vuistregel die Entras hanteert. Een elektrische boiler naast een gasboiler draait zo’n 1.000 tot 1.500 uur per jaar, tijdens de uren waarin stroom goedkoper is dan gas. Met een thermische buffer produceert diezelfde boiler twee tot drie keer zoveel warmte: hij draait nog altijd tijdens de goedkope uren, maar het overschot wordt opgeslagen.

“De buffer geeft de elektrische boiler een turbo”, zegt Vanfraechem. “Zo verdubbel je niet alleen de waarde van die flexibele megawatt, maar ook de CO2-winst die je ermee boekt.”

Batterij niet altijd de beste keuze

Onbekend maakt onbemind. Energie-experts zien de voordelen van warmteopslag, maar bij veel klanten en adviseurs is die oplossing nog te weinig gekend. Dat komt volgens Vanfraechem mede doordat de meerwaarde moeilijker door te rekenen is dan bij een batterij. Tegelijk breekt hij wel een lans voor batterijopslag.

“Dat is zeker nodig. Grote spelers plaatsen terecht megasystemen om te optimaliseren op de elektriciteitsmarkt. Voor individuele bedrijven ligt het anders. Installateurs en energieleveranciers verkopen graag batterijen. Maar dat is doorgaans suboptimaal wanneer er ook warmtevraag is. Een thermische buffer is vaak beter, ook omdat de bijkomende kost laag is ten opzichte van de meeropbrengst en omdat die doorgaans weinig bijkomende netcapaciteit vraagt.”

Referentieprojecten kunnen markt versnellen

Vanfraechem noemt warmteopslag de volgende onvermijdbare golf. Die zal volgens hem vanzelf komen zodra warmte-intensieve bedrijven volop gaan elektrificeren. Daarnaast zou het helpen als de overheid bij het stimuleren van elektrificatie de scope verbreedt. Hij wijst daarbij als voorbeeld op SDE++-gesubsidieerde elektrische boilers die alleen voor snelle flexibiliteit worden ingezet, zonder buffer.

Puratos toont dat het kan

“Dat is een gemiste kans. Financiële prikkels helpen altijd, ook in België. Daarnaast helpen een paar goede referentiecases enorm, want niemand wil de eerste zijn.” Die projecten bestaan ook al, vertelt hij. Een voorbeeld is de chocoladefabriek van Puratos in Aalst, die vier à vijf jaar geleden volledig elektrificeerde. Er was toen nog maar beperkte aandacht voor thermische opslag, maar de buffers waren er al wel: enorme watertanks met heet, lauw en koud water die nodig zijn voor het productieproces.

“Wij bouwden de software die ze vult bij lage stroomprijzen en leegtrekt bij hoge, zonder dat de beschikbare warmte of koude in het gedrang komt. Dat systeem functioneert inmiddels bijna twee jaar storingsvrij. Voedingsbedrijven zijn sowieso een dankbare doelgroep, want ze werken doorgaans met temperaturen tussen 40 en 100 graden. Dat is goed op te lossen met gewone warmwaterbuffers.”

Thermische opslag als volgende golf

Wanneer breekt de thermische buffer echt door? Voor veel bedrijven zit de sleutel volgens Vanfraechem in het besef dat thermische opslag onlosmakelijk verbonden is met elektrificatie.

“Zolang je die link niet ziet, snap je ook niet waarom warmteopslag interessant is. Zonder dat inzicht komt het nooit van de grond. De sturing is wat complexer, maar niet moeilijker dan de fabrieksprocessen die onze klanten vandaag al beheren. Het zijn ervaren professionals die elke dag complexe industriële installaties draaiende houden. Die begrijpen heus wel wat zo’n warmtebuffer doet en kan opbrengen.”