Het is alles warmte en koude wat de klok slaat in het energieneutrale kantoor van Ecovat in Uden. De ontwikkelingen staan er niet stil. De warmte die het gebouw tijdens warme dagen afgeeft, gaat straks naar een ondergronds buffervat, een zogeheten ecovat – afgeleid van ecovation, duurzame innovatie. In koude perioden gebruikt het gebouw deze warmte om op temperatuur te blijven.

Een demonstratie-ecovat met een inhoud van 1500 kubieke meter is momenteel in aanbouw in Uden tegenover het kantoor van het bedrijf. „Na de zomer beginnen we met praktijktesten”, aldus projectmanager Kees Everse van Ecovat.

„Een ecovat is straks te krijgen met een inhoud van 1500 tot bijna 90.000 kubieke meter. Hoe groter het vat, hoe minder warmteverlies. Een ecovat met een inhoud van 18.000 kubieke meter levert al ruimschoots voldoende warmte voor meer dan 200 woningen.”

Ondergeschoven kindje

Het is de bedoeling in het vat overtollige warmte van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, industrieën, tuinbouw of huishoudens op te slaan. Warmte die anders verloren zou gaan, is vervolgens later nuttig te gebruiken. Maar een ecovat kan ook overtollige stroom opslaan als warmte en later, als er vraag naar is, weer leveren. En dat biedt geheel nieuwe perspectieven (zie ”Hoe werkt het ecovat?”).

Bij de ontwikkeling van groene stroom is energieopslag steeds een ondergeschoven kindje geweest, ervaart Everse. „Doordat er steeds meer wind- en zonne-energie wordt opgewekt, hebben we te maken met pieken in het aanbod, juist op tijden dat er geen vraag naar is. Windmolens worden dan stilgezet. Als er op een zonnige dag een overaanbod is van zonne-energie, moeten regionale beheerders zoals Stedin en Enexis rekening houden met overbelasting van het elektriciteitsnet. En in de nationale netten kan een piek in het elektriciteitsaanbod voor onbalans zorgen.”

De energiestroom die vroeger liep van leverancier naar klant, verandert steeds meer in een handelsplatform van energiestromen. „Met het ecovatconcept spelen we daarop in. We bedenken niet alleen de hardware: het vat en alle apparatuur er omheen. Maar ook de software, die het hart vormt van het systeem. Die maakt het mogelijk om in te spelen op vraag en aanbod van warmte, maar we kunnen ook overtollige elektriciteit opslaan als warmte. Onze software houdt daarvoor de prijs van elektriciteit bij. Op momenten dat elektrische energie niets kost door overproductie, kopen wij die automatisch in. Via verwarmingselementen kunnen we elektriciteit opslaan als goedkope warmte in het ecovat. Zo kunnen we een rol spelen in het ontlasten van het elektriciteitsnet. De windmolen kan dan gewoon blijven draaien”, verwacht Everse.

Volgens collega Ruud van den Bosch, technisch-commercieel medewerker, is het ecovat een slimme manier om de seizoenen te overbruggen. „’s Zomers heb je te maken met te veel warmte en veel zonne-energie; ’s winters kun je die warmte maar al te goed gebruiken.”

Ook vanuit het Midden-Oosten –Koeweit en Egypte– bestaat er interesse in Ecovat. „Ze hebben daar te maken met warme dagen en koude nachten. De warmte van overdag kunnen ze ’s nacht weer benutten”, verklaart Everse.

„Ecovat wordt zo leverancier van comfort. Een ecovat is gekoppeld aan de weersverwachting. Het systeem kijkt zeven dagen vooruit en anticipeert op het weer door op het juiste moment warmte, koeling of tapwater van de gewenste temperatuur te leveren.”

Zo is Ecovat nauw betrokken bij de nieuwbouw van Het Nieuwe Dorp in Arnhem. „De gehandicapten die daar wonen, zijn zeer gevoelig voor wisselingen in het binnenklimaat van de gebouwen. Ecovat kan een stabiele temperatuur garanderen.”

Een ecovat kan een wijk volledig loskoppelen van het gasnet door bijvoorbeeld lokaal opgewekte duurzame energie in de zomer op te slaan als warmte voor de winter, vervolgt Everse. „We hebben daarmee onlangs een prijs van netbeheerder Stedin en stichting Natuur en Milieu gewonnen.”

Daarnaast tonen gemeenten en de glastuinbouw belangstelling. „Een tuinder kan helemaal van zijn gasaansluiting afkomen met een ecovat”, weet Everse. „De belangstelling is enorm, en dat is begrijpelijk: energieopslag wordt hét grote vraagstuk voor de komende jaren.”

www.ecovat.eu

Hoe werkt het ecovat?

In een ecovat wordt warmte opgeslagen in natuurlijk, stilstaand grondwater. Voor het opslaan van warmte maakt Ecovat gebruik van de natuurlijke gelaagdheid van het water: warm water drijft van nature op kouder water. Aan iedere laag kan warmte worden toegevoegd of onttrokken. Onder in het vat kan bovendien koude worden opgeslagen voor de koeling van gebouwen.

Het bufferwater kan temperaturen bereiken tot 95 graden Celsius. Elke waterlaag in het vat heeft zijn eigen warmtewisselaars. Via deze warmtewisselaars komt overtollige warmte van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, industrieën, tuinbouw of huishoudens terecht in de juiste waterlaag. De buizen van de warmtewisselaars zitten net als vloerverwarmingsslangen ingestort in het beton.

In een regelhuisje naast het vat komen warmtepompen en verwarmingselementen. Deze kunnen laagwaardige warmte van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, industrieën, tuinbouw of huishoudens opwaarderen tot maximaal 95 graden Celsius. „Als we glycol aan het water toevoegen kan de temperatuur variëren van -40 tot 125 graden. Maar dan moet er in het vat wel een bodem worden aangebracht.”

In traditionele buffervaten wordt water rondgepompt: er komt water bij en er gaat water uit. Daardoor mengt het water zich tot een gemiddelde temperatuur. Everse: „Je mengt bijvoorbeeld water van 90 graden Celsius met water van 25 graden. Het resultaat is dan water van 55 graden. Energetisch is dat erg ongunstig: warmte van hoge temperatuur is nu eenmaal meer waard dan warmte van een lage temperatuur.”

Ecovat heeft twee universiteiten in de arm genomen om te kijken of het ecovat theoretisch werkt. En dat blijkt het geval. Volgens een rapport van natuurkundige Jacob van Berkel van TU Eindhoven zou een ecovat in zes maanden tijd maar 10 procent van de opgeslagen energie verliezen, een rendement van ruim 90 procent. De universiteit van Barcelona heeft de bevindingen van Van Berkel bevestigd. Everse: „Buffervaten waarin alle water wordt gemengd, komen niet verder dan 40 tot 50 procent rendement.”

Ecovat hoopt de demoversie, die momenteel in aanbouw is, na de zomervakantie in gebruik te nemen. Everse: „Door er een mobiel laboratorium, een ”living lab”, aan te koppelen, kunnen we alles meten en allerlei weersomstandigheden testen.”

Aanleg van een ecovat

Wie verwacht dat de aanleg van een ecovat enkele tientallen meters diep en breed een monsterlijk groot gat oplevert, heeft het mis. Het ruimtebeslag tijdens de bouw is minimaal.

Een frees verwijdert grond tot een bepaalde diepte en vult vervolgens de maximaal 45 meter diepe verticale sleuf met beton. Naast de eerder gegraven sleuf vertoont het apparaat hetzelfde kunstje steeds weer opnieuw. Zo ontstaat er een cirkelvormige betonnen buitenwand. Een speciale kraan graaft vervolgens de grond uit het buitenvat weg. Daarna vult het zich vanzelf met grondwater.

Het dubbelwandige buffervat is opgebouwd als een vat in een vat. Aan de binnenkant van het betonnen buitenvat worden betonnen prefabmodules geplaatst die samen de ringvormige binnenwand vormen.

Ecovat maakt de modules in eigen beheer. In een grote hal staan enkele kant-en-klare modules gereed om afgezonken te worden in het vat dat bij het kantoor in aanbouw is. Elke module is zwaar geïsoleerd om lekkage van warmte tegen te gaan.

Ten slotte krijgt het vat een eveneens zwaar geïsoleerd deksel. Daarbovenop komt een toplaag die het vat volledig aan het zicht onttrekt.

Er zit geen bodem in het vat en het water wordt niet verpompt. „We zitten in dezelfde categorie als een riolering. Dit vergemakkelijkt het verkrijgen van vergunningen”, verklaart Kees Everse, projectmanager bij Ecovat. „En een ecovat gaat zeker honderd jaar mee.”

Ecovat kan wko vervangen

De warmteopslag van Ecovat lijkt op een bepaalde manier op warmte-koudeopslag (wko). Wko is een manier om zomerse warmte op te slaan in de bodem om die in koude perioden weer te benutten.

„Maar zo’n bron is in de regel tamelijk snel leeg. Ook is de temperatuur van het opgeslagen water met 20 tot 25 graden Celsius vrij laag. Zeker voor tapwater”, aldus Everse. „Gebruikers van wko moeten daarom relatief veel bijstoken op gas of elektriciteit.”

Gebouwen met een warmtenet of een wko-installatie kunnen volgens Everse vrij eenvoudig worden aangesloten op een ecovat. „Daarin kan veel meer worden opgeslagen dan in een wko en er is ook veel meer duurzame warmte beschikbaar in de winter.”