De chipsfabriek van PepsiCo in Broek op Langedijk is bezig met het elektrificeren van zijn processen. Onderdeel hiervan is het plaatsen van hoogthermische opslag. Kraftblock levert het systeem dat de warmte van PepsiCo gaat opslaan. CEO van Kraftblock Martin Schichtel, vertelt hoe Hoogthermische opslag werkt en waarom het opslaan van warmte op temperaturen van meer dan 800 graden Celsius vaak efficiënter is dan verwacht.   

Hoogthermische opslag is een technologie die warmte opslaat in thermische massamaterialen, zoals beton of keramiek, op zeer hoge temperaturen. In tegenstelling tot batterijtechnologieën, die elektriciteit opslaan, richt hoogthermische opslag zich op de opslag van warmte, die vervolgens kan worden omgezet in elektriciteit of gebruikt voor industriële processen of verwarming. Het voordeel van deze methode is de grote opslagcapaciteit en de lange levensduur van het materiaal.

Werking van het systeem
Kraftblock heeft gepatenteerd steenachtig materiaal ontwikkeld waarin  warmte kan worden opgeslagen. In principe kan dit materiaal warmte opslaan tot wel 1.300 graden Celsius. Schichtel legt echter uit dat: "tijdens de testen het opslagniveau stabiel bleef tot 2.000 graden Celsius. We hebben echter een kunstmatig maximum van 1.300 graden Celsius vastgesteld voor de standaardisatie, omdat de meeste toepassingen onder dit temperatuurbereik vallen."

Het systeem, dat voor 85 procent uit gerecyclede materialen bestaat, is modulair. Het opslagsysteem wordt gemaakt in modules van scheepscontainers, hierdoor is het makkelijk op- en af te schalen naar de behoefte van de klant. “We houden het simpel, als een bouwpakket”, aldus Schichtel.

Daarnaast is het materiaal zodanig aan te passen dat het past bij de behoefte van de klant. "Doordat we het opslagniveau zelf hebben ontworpen, hebben we controle over de fysieke eigenschappen, zoals de capaciteit en de geleidbaarheid. Dit stelt ons in staat om het materiaal af te stemmen op specifieke toepassingen. Als het doel is om het materiaal snel op te laden en af te geven, bijvoorbeeld bij dagelijks tien keer opladen, zouden we de geleidbaarheid verhogen, legt Schichtel uit. “Als we de warmte echter voor langere tijd willen opslaan, bijvoorbeeld twee weken als back-upsysteem, verlagen we de geleidbaarheid zodat de warmte langzamer wordt afgegeven”, gaat hij verder.

"In het geval van PepsiCo kiezen we voor groene elektronen, oftewel hernieuwbare elektriciteit, die wordt omgezet in warmte via een power-to-heat-systeem en vervolgens als warmte wordt opgeslagen. We zouden zelfs kunnen kiezen voor geconcentreerde zonne-energie met behulp van een zonnetoren, direct in thermische vorm. Dit geldt voor zowel het opladen als het ontladen, waarbij er dezelfde flexibiliteit bestaat."

Schichtel legt uit dat de componenten die nodig zijn om de thermische opslag te integreren in de bedrijfsprocessen, zoals die van de chipsfabriek, bewust buiten het systeem worden gehouden. Om de thermische opslag te integreren gebruikt Kraftblock ‘kant-en-klare’ componenten zodat ze in bijna elke situatie de juiste oplossing kunnen toepassen.

De voordelen voor de warmtetransitie
Naast dat hoogthermische opslag kan worden ingezet voor bedrijfsprocessen, kan het ook worden gebruikt als batterij voor de opslag van groene energie met relatief lage verliezen, legt Schichtel uit.

Daarnaast is hoogthermische opslag ook efficiënt wat betreft de voetafdruk van de opslag capaciteit. Dit vereist echter nog wel wat educatie. Schichtel loopt er vaak tegenaan dat ervan uit wordt gegaan dat bij bedrijfsprocessen die een temperatuur nodig hebben van 300 graden Celsius er ook wordt gezocht naar opslag van 300 graden Celsius, terwijl 800 eventueel veel efficiënter kan zijn. "Wat we bijvoorbeeld bij PepsiCo doen, is de eerste acht containers installeren, twee modules, waarvan elke module bestaat uit vier containers. Uit een concurrentieanalyse is gebleken dat concurrenten meestal tussen de 16 en 28 containers moeten installeren om dezelfde bruikbare capaciteit te bereiken die wij met de acht containers hebben. Er is dus een directe relatie tussen opslag bij hoge temperaturen en capaciteit hier."

Een ander voordeel is dat de technologie schaalbaar is. Terwijl sommige opslagtechnologieën, zoals batterijen beperkte opslagcapaciteit hebben, kan hoogthermische opslag makkelijk worden opgeschaald naar de behoefte van de gebruiker, of het nu gaat om industriële processen of stadsverwarming. “Dit maakt het een flexibele en kostenefficiënte oplossing, vooral in combinatie met andere hernieuwbare energiebronnen”, zegt Schichtel.

De toekomst van hoogthermische opslag
De technologie van Kraftblock is een veelbelovende oplossing voor de energietransitie, vooral nu de vraag naar betrouwbare opslagcapaciteit steeds groter wordt. Schichtel ziet de komende jaren veel kansen om de technologie verder op te schalen en te integreren in grotere energienetwerken.

“Hoogthermische opslag zal onmiskenbaar een sleutelrol spelen in het beheer van hernieuwbare energie. Wij zien grote mogelijkheden in het koppelen van onze systemen aan industriële complexen en stedelijke infrastructuren, waar warmteopslag van essentieel belang is.”