Thermische batterijen: Hete stenen vs lithium

De stille technologie die goedkope groene elektriciteit omzet in 24/7 industriële warmte

Cementovens, staalfabrieken, voedseldrogers (bijna elke fabriek) leven van hoge-temperatuurwarmte, en die warmte komt meestal van het verbranden van fossiele brandstoffen. Industriële proceswarmte voegt meer koolstof toe aan de lucht dan elke personenauto op aarde. Elektrische motoren waren gemakkelijk te vergroenen, maar ketels en ovens bleven koppig.

Maak kennis met de thermische batterij, een gigantische “warmtespons” gemaakt van speciale stenen of zouten. Het absorbeert goedkope hernieuwbare stroom wanneer het net overvloedig is, en perst die warmte er dan precies uit wanneer de productielijn erom vraagt. Vroege units draaien al 24/7 in cement-, sterkedrank- en chemische fabrieken, waardoor brandstofrekeningen worden verlaagd zonder brandgevaar, toeleveringsketen-drama of recyclingproblemen die verbonden zijn aan lithium-ion batterijen.

Waarom fabrieken nieuwe opslag nodig hebben

Fabrieken die zich committeren aan netto-nul leren snel een harde waarheid: motoren en verlichting zijn kleine vis, maar de ketels die 70% van hun energievraag aandrijven zijn nog steeds afhankelijk van kolen of gas. Hernieuwbare elektriciteit is variabel, en conventionele batterijen zijn ontworpen om elektriciteit terug te geven, geen stoom. Dat betekent extra verwarmers, extra bedrading en te grote pakketten die de economie doen wankelen.

Thermische batterijen omzeilen dat probleem door energie direct als warmte op te slaan. Ze slaan de elektriciteit-naar-stoom omweg over en werken met robuuste, overvloedige materialen zoals steen en staal. Het resultaat: goedkopere initiële kosten en hogere “round-trip” efficiëntie wanneer het doel warmte is, geen elektronen.

Hoe een warmtebatterij werkt (in gewoon Nederlands)

• Opladen: Grote elektrische spoelen verwarmen stapels technische stenen (of gesmolten zout) tot ze roodgloeiend worden.
• Opslaan: De stenen zitten in een geïsoleerde doos en houden die warmte urenlang (of zelfs dagen) vast met minimaal verlies.
• Ontladen: Wanneer de fabriek stoom of hete lucht nodig heeft, blaast een eenvoudige ventilator door de doos en komt er gloeiend heet uit, klaar om de productielijn te voeden.

Dat is het. Geen exotische chemicaliën, geen bewegende onderdelen behalve een ventilator, en niets om te verslijten. Omdat de stenen nooit van fase veranderen, kunnen ze de cyclus duizenden keren herhalen zonder te vervagen.

Een korte notitie over thermochemische versies

Sommige labs gaan een stap verder en gebruiken zouten die warmte absorberen of vrijgeven door een omkeerbare chemische reactie. Denk eraan als een oplaadbaar “warmtekristal”. Deze prototypes kunnen twee tot drie keer meer energie opslaan in dezelfde footprint (handig waar ruimte krap is) maar ze zijn nog pre-commercieel. Op steen gebaseerde ontwerpen zijn wat je vandaag kunt kopen.

Kostencheck: warmtebatterijen vs lithium-ion

Zelfs als lithium pakketprijzen dalen tot €100 per kWh, drijft het toevoegen van verwarmers en veiligheidsuitrusting de totale systeemkosten weer omhoog. Stenen komen ondertussen uit dezelfde ovens die gebruikt worden voor huizenbouw (geen toeleveringsknelpunt in zicht).

Veiligheids- en levensduurvoordelen

De zwakte van lithium-ion is dat warmtebatterijen al overtollige wind en zon omzetten in betrouwbare 200°C-1200°C proceswarmte voor €85-€210 per kWh geïnstalleerd, meestal lithium-ion verslaan op prijs.

Een steenmodule kan meer dan 40 jaar blijven fietsen zonder afname, dus fabrieken vermijden de vier-tot-zes-jaar batterijvervanging die totale kosten opblaast.

Onafhankelijke studies tonen nu aan dat thermische opslag waterstof en directe elektrische ketels kan onderbieden op de genivelleerde kosten van industriële warmte, waardoor zware industrie een gemakkelijke eerste stap krijgt naar netto-nul doelen. Een middentemperatuur gasketel met een steenbatterij geladen van hernieuwbare bronnen kan on-site CO₂-uitstoot met tot 80% nu verminderen, en 100% zodra de laadstroom volledig groen is.

Echte pilotprojecten die je kunt bezoeken

• Cement: Een Thaise fabriek vervangt kolen voor een 1100°C steenbatterij om zijn oven aan te drijven.
• Whisky: Diageo’s Kentucky distilleerderij zal warmtebatterijen gebruiken voor stoom, met als doel een 50% CO₂-vermindering dit decennium.
• Chemicaliën: Een Europese site voegt een 20 MW batterij toe om thermische olielussen heet te houden zonder gas te verbranden.

Deze projecten gingen van blauwdruk naar operatie in minder dan 18 maanden, wat bewijst dat de tech plug-and-play is.

Hindernissen die nog overwonnen moeten worden

1. Gemeenschappelijke ontwerpcodes worden nu pas opgesteld, dus elk project heeft maatwerk engineering nodig.
2. Incentives richten zich vaak op elektriciteitsopslag, waardoor warmte in de kou blijft staan. Beleidsaanpassingen zouden adoptie kunnen versnellen.
3. Retrofit leidingwerk schrikt nog steeds sommige fabrieksengineers af, maar vroege adopters bieden sjablonen die anderen kunnen kopiëren.

De weg vooruit

Analisten verwachten dat warmtebatterijen wereldwijd 150 GW thermisch zullen passeren tegen 2030. Lopend O&O naar betere stenen en goedkopere isolatie zou geleverde warmte onder €10 per MMBtu kunnen laten dalen, zelfs het huidige goedkope aardgas in sommige regio’s verslaan.

Als je bedrijf een decarbonisatieplan opstelt, vraag leveranciers om een locatiestudie. Breng je uurlijkse warmtevraag in kaart, vergelijk warmtebatterijen met waterstof en directe elektriciteit, en controleer hoe snel de cijfers omslaan wanneer je goedkope zon of wind toevoegt.

Drie dingen om te onthouden

• Match de tech aan de temperatuur: Stenen werken vanaf 300°C omhoog. Zouten of fasewijzigingsmaterialen handelen lagere bereiken af.
• Tel levensduur, niet stickerprijzen: Een 40-jaar batterij verslaat twee of drie lithium vervangingen.
• Gebruik off-peak stroom: Opladen wanneer elektriciteitsprijzen crashen kan je warmtebudget in een inkomstenstroom veranderen.