TNO Jaarverslag 2012 · Title: TNO Jaarverslag 2012 Author: TNO Created Date: 4/8/2013 2:46:48 PM
Thermochemische warmtopslag icoon tno 141120final
17
Compacte opslag – theorie en praktijk Ruud Cuypers TNO 20-11-2014 dr. ir. Ruud Cuypers TNO Process & Instrument Development Stieltjesweg 1 2628 CK Delft 088-8662472 [email protected]
-
Upload
bouwennh2punt0 -
Category
Real Estate
-
view
548 -
download
0
Transcript of Thermochemische warmtopslag icoon tno 141120final
Compacte opslag – theorie en praktijk
Ruud Cuypers
TNO
20-11-2014
dr. ir. Ruud Cuypers
TNO Process & Instrument Development
Stieltjesweg 1
2628 CK Delft
088-8662472
Drijfveren voor thermische energieopslag
Onafhankelijkheid gas- en elektranet
Matching vraag-aanbod (dag/nacht, seizoenen)
Zonnewarmte
Verwarming
Warm tapwater
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
2
Mogelijkheden thermische energieopslag
In demonstrator is zeoliet gebruikt, maar er zijn nog meer mogelijkeden:
1. Voelbare opslag: water; thermische verliezen
2. Latente opslag: fase-overgangsmaterialen; verliezen
3. Thermochemische opslag:
- Adsorptie materialen (silicagel, zeolieten)
- Absorptie materialen (dehydratatie/hydratatie zouten)
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
3
Demonstrator die bewijst dat dit kan!
Film: Thermochemische opslag, en principe van hydrateren/dehydrateren
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
4
Waarom thermochemische opslag?
Voordelen thermochemische opslag obv. zouthydraten
Compact (capaciteit 2-5x water op systeemniveau)
Verliesvrij tijdens opslag geen thermische isolatie nodig
Langetermijn opslag!
Speerpunten van huidig onderzoek:
Corrosie van systeem door zouten
Fysische en chemische stabiliteit van zouten
Warmte/stoftransport en regeneratie van zouten
Onderzoek (modellering & experimenteel)
Materialen, reactor + componenten, systeem
Demonstratie!
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
5
E-hub klein E-hub groot EINSTEIN iCOON MERITS
Labtesten Labtesten Labtesten Demonstratie Demonstratie
Zeoliet Zeoliet Zeoliet Zeoliet Zout-hydraat
Dichtheid vs.
vermogen
Hogere
opslagcapaciteit
Aansturing &
laden/ontladen
Kleine schaal
opslag
3 landen in EU
Ontwikkeling thermochemische opslag
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
6
E-hub experimentele labreactor
[R. Cuypers et al., Energy Procedia, 2012, 30, 207]
Opslagreactor
Vacuumreactor met zeoliet
Geintegreerde verdamper/condensor
Bemeten damptransport snelheid
Hoog vermogen, snel laden/ontladen
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
7
E-hub opgeschaalde experimentele reactor
[R. Cuypers et al., Energy Procedia, 2014, 48, 320]
Opslagsysteem
Kleppen
Groter volume
grotere opslagcapaciteit
EINSTEIN
Laad/ontlaad strategieën
Hogere opslagdichtheid
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
8
iCOON demonstratiereactor - lab
Resultaten
Voldoende vermogen
gegenereerd
DeltaT cv-water: 26K
Warmtelevering mogelijk
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
9
iCOON demonstratiereactor – iCOON-woning
Opslagsysteem
Vacuumreactor met zeoliet
Geplaatst in woning
Doorzichtig reactorvolume
Aparte cylinders voor
ad/desorptie &
verdampen/condenseren
Principe aangetoond:
De eerste Demonstrator!
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
10
MERITS Opgeschaald demonstratiesysteem (2015)
Opslagsysteem
Inclusief warmtebron en
warmtevraag, korte termijn opslag
en koeling
Demonstratiereactor obv.
Gestabiliseerd zouthydraat
Demonstratie voorzien in 3 EU
landen
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
11
[MERITS, 2014, www.merits.eu]
Collector – voldoende voor opslag energie en/of voeden buffervat
Korte termijnopslag – warmwatervraag gebaseerd op simpele technologie
Lange termijnopslag – grootte afhankelijk van warmtevraag
Bodembuffer – verdampingswarmte tijdens warmtevraag
TCO in woningen – dit heb je nodig:
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
12
Thermochemische opslag
Vervolgstappen obv. huidig werk
Compacter! oa. hogere temperatuur en met andere materialen
Grotere reactoren (ook met fase-overgangsmaterialen)
Betere warmtewisselaars (adsorptie/desorptie &
verdamper/condenser)
Betere materialen: stabilisatie!
Demonstratie! (oa. Tessel project)
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
13
Energieproducerende gebouwde omgeving mogelijk
Thermochemische opslag gedemonstreerd
Vervolgstappen: compacter & grotere capaciteit, stabielere zouten
Besparingspotentieel
min. 3.3 GJ voor ruimteverwarming!
bij optimaal gebruik reactor: x2!
We zijn er nog niet…
verbeteren!
Conclusies
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
14
Dank voor uw aandacht!
Compacte opslag – theorie en praktijk
dr. ir. Ruud Cuypers
TNO Process & Instrument Development
Stieltjesweg 1
2628 CK Delft
088-8662472
Ruud Cuypers
TNO
20-11-2014
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
15
European technology platform on renewable heating & cooling
- 2020-2030-2050 Common vision for the renewable heating & cooling sector in Europe (2011)
- Strategic research and innovation agenda for renewable heating & cooling (2013)
Lopende projecten binnen TNO:
ICOON NL : http://www.icoonwoning.nl/warmtekoude.html
E-Hub EU : http://www.e-hub.org/
EINSTEIN EU : http://www.einstein-project.eu/
TESSEL NL : http://www.tki-energo.nl/files/Tessel.pdf
MERITS EU : http://www.merits.eu/
ETP TNO : http://www.tno.nl/
Patenten:
International publication numbers: WO 2014/104886 A1; 14183276.6 P105171EP00
Titels: “Composite material for heat storage, method for preparation and use.”
“System and method for thermochemical storage of energy.”
Referenties
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
16
Systeemontwerp:
1. “Thermochemical heat storage (TCS) - system design issues”, A.J. de Jong, C. Finck, H. Oversloot, H. van
‘t Spijker, R. Cuypers, Energy Procedia, 2014, 48, 309 – 319, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.036
2. “Experimental Results of a 3 kWh thermochemical heat storage module for space heating application”,
C. Finck, H. van ‘t Spijker, E. Henquet, C. van Soest, H. Oversloot, A.J. de Jong, R. Cuypers, Energy Procedia,
2014, 48, 320 – 326, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.037
3. “Design of a modular 3 kWh thermochemical heat storage system for space heating application” C.
Finck, H. van ’t Spijker, A.J. de Jong, E. Henquet, H. Oversloot, R. Cuypers, Proceedings of the 2nd
International Conference on Sustainable Energy Storage (IC-SES) in Buildings, 19-21 June 2013, Dublin,
Ireland.
Materiaalontwikkeling:
4. J.W.O. Salari, Pickering emulsions, colloidosomes & microencapsulation (2011) Eindhoven University of
Technology (PhD thesis).
5. “Microencapsulation of Salts for Enhanced Thermochemical Storage Materials” R. Cuypers, A.J. de Jong,
J. Eversdijk, H. van ‘t Spijker, H. Oversloot, B.L.J. Ingenhut, R.K.H. Cremers, and N.E. Papen-Botterhuis, 40th
Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society, 21-24 July 2013, Honolulu, Hawaii.
6. “A review on properties of salt hydrates for thermochemical storage”, F. Trausel, A.J. de Jong, R. Cuypers,
Energy Procedia, 2014, 48, 447 – 452, http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.02.053
Referenties
20 november 2014
dr. ir. Ruud Cuypers, TNO
17
