Begin 2022 is Wiel Kroonen, na meer dan 40 jaar werkzaam te zijn geweest in de metaalindustrie, aan het nadenken hoe hij de komende jaren een positieve bijdrage kan leveren aan de maatschappij. Per toeval stuit hij op een artikel waarin een nieuw type elektrolyzer voor waterstof beschreven wordt. Hiermee wordt zijn interesse in de wereld van waterstof gewekt. De komende 8 maanden is hij aan het onderzoeken hoe waterstof als energiedrager voor verwarming bij de particuliere gebruiker toegepast kan worden. Vandaar de naam HyKro (Hydrogen Kroonen). Inmiddels zijn we overgestapt op warmteopslag, maar daarover hieronder meer.
Het idee van een warmtebatterij is geboren. Na een onderzoek welke oplossingen er al bestaan als warmte batterij komt het idee om zijn ervaring vanuit de metaalindustrie te gebruiken om een nieuwe modulaire oplossing te bedenken. Als vaste stof voor de warmteopslag wordt zand gekozen. Een tweetal bedrijven hebben in 2022 zand reeds succesvol als opslagmedium toegepast. Vanuit de ervaring in de metaalindustrie komt de oplossing met een vat-in-vat ontwerp om de beste isolatie mogelijk toe te passen: vacuüm.
Het opslagmedium warmt op tot 500 graden Celsius en koelt daarna weer af. Deze thermische schommelingen zijn een belasting voor metalen onderdelen en een risico voor storingen of onderhoud gedurende de levensduur van de warmtebatterij. Daarom is een ontwerp gekozen waar geen onderdelen zich in het opslagmedium bevinden.
De warmte wordt door elektriciteit opgewekt door de ohmse weerstand van het opslagmedium. Zand alleen is een isolator, daarom wordt ijzergrit gemengd met zand om de ohmse weerstand van het opslagmengsel in te stellen zodanig dat er het gewenste elektrisch vermogen omgezet kan worden in warmte. Deze weerstand wordt een keer ingesteld aan hand van de specificaties van de warmtebatterij en blijft constant gedurende de levensduur van de warmtebatterij. Door het opwarmen tot 500 graden Celsius en afkoelen verandert de samenstelling van het mengsel niet.
De warmte wordt uit het opslagmedium onttrokken door een luchtstroom langs de buitenzijde van de stalenwand van het opslagvat. De warmteoverdracht vindt plaats door convectie naar de langsstromende lucht vergelijkbaar met het proces van koelen van een elektromotor met ventilator. Het warmte vermogen dat onttrokken kan worden is afhankelijk van de temperatuur van de stalenwand en de volumestroom van de lucht. De ventilator heeft een variabel toerental waarmee het onttrokken vermogen ingesteld kan worden afhankelijk van de eisen van het warmteproces.
De isolatie van de warmtebatterij wordt gerealiseerd door vacuüm, dat door middel van een vacuümpomp gerealiseerd wordt. Het voordeel van de vacuümpomp is dat het vacuüm over de tijd constant gehouden kan worden en daarmee de warmte-isolatie constant is.
In eerste instantie was de bedoeling de warmtebatterij aan te bieden aan de particuliere markt om moeilijk te isoleren huizen gasloos te kunnen maken. Omdat de opslagcapaciteit van warmte rechtstreeks evenredig is met volume en/of massa van het opslagmedium werd de opslag unit te groot en te duur voor de particuliere markt.
In tweede instantie werd de markt van de warmtenetten aangesproken, omdat warmteopslag daar een van de mogelijkheden is bestaande gasgestookte ketels te verduurzamen. Ondanks dat er veel interesse bij diverse partijen is blijkt het concreet worden van projecten moeilijk. Met name door de invoering van de nieuwe warmtewet per 1 juli 2024 in Nederland worden investeringen door warmtebedrijven uitgesteld in afwachting hoe de transitie naar een meerderheidsbelang van de warmtenetten naar de gemeentes gaat uitzien.
Daarna is Hykro zich met de warmtebatterij gaan richten op de industriële markt van de verduurzaming van warmteprocessen in de industrie en bedrijfssector. Hier zijn vele projecten en initiatieven om bij bedrijven warmtebatterijen te kunnen toepassen.
