Change.inc besteedde een artikel aan industriële warmte en -koeling. Lang verwaarloosd in beschouwingen over de energietransitie. Terwijl het toch gaat over veel energie. Maar is dit nu geanalyseerd door analisten van Rubio Impact Ventures.
De industrie in Europa is verantwoordelijk voor ruim een kwart van het totale energiegebruik. Bovendien wordt verreweg het grootste deel hiervan opgewekt met fossiele brandstoffen. De jaarlijkse uitstoot van de Europese industrie bedraagt meer dan 500 miljoen ton CO2. De meeste energie wordt besteed aan hoge temperatuur-processen, opgewekt met aardgas en steenkool – moeilijk te veranderen. Lage-temperatuur warmte (tot 200oC) kan worden geleverd door groene stroom of geconcentreerde zonne-energie; maar hogere temperaturen zijn erg lastig. Hoe kan hier de transitie plaats vinden?
Industriële warmteopslag
Change.inc verwacht veel van industriële warmteopslag. Hierbij wordt warmte opgeslagen die op een later tijdstip wordt gebruikt. Er zijn drie soorten technieken waarmee dit kan, in volgorde van beschikbaarheid:
- Voelbaar: het opwarmen van zand, stenen, of andere massa
- Latent: gebruik van materialen die een fase veranderen met temperatuur
- Thermochemisch: via chemische reacties zoals bijvoorbeeld zoutoplossingen
De combinatie van duurzame bronnen met warmteopslag kan volgens Rubio meer dan 50% van het energiegebruik van de intensieve industrie voor zijn rekening nemen. Daarvoor hoeven de ijzer-, staal-, cement- en chemische industrie niet fundamenteel te veranderen. Verder ligt er natuurlijk een groot potentieel bij lage-temperatuurwarmte, zoals bij het verwarmen van huizen. De kosten lopen per techniek en per toepassing wel ver uiteen.
Opslag met voelbare warmte
Hierbij worden materialen als zand of zout verwarmd; warmte die kan worden gebruikt wanneer deze nodig is.
- Temperatuurbereik: 0 tot 1.000 graden Celsius
- Kosten: € 0,10 tot 35 per kilowattuur
- Mate van volwassenheid: commercieel bewezen
Dit is een goedkope en relatief volwassen technologie die al op commerciële schaal wordt toegepast. Voelbare warmte is echter moeilijk te bewaren, hij lekt weg en moet in principe snel worden gebruikt.
Latente opslag
Latente energieopslag maakt gebruik van de energie die opgeslagen wordt of vrijkomt bij een faseovergang (bijvoorbeeld van vloeistof naar vast).
- Temperatuurbereik: -100 tot 1.000 graden Celsius
- Kosten: € 60 tot 230 per kilowattuur
- Mate van volwassenheid: technologie moet nog opschalen
Stoffen die worden gebruikt bij zulke faseovergangen zijn bijvoorbeeld CO2 en vloeibare metalen. Deze techniek is daardoor wel gebonden aan de temperatuur waarbij die faseovergang plaats vindt. Aan de andere kant is de energiedichtheid van zo’n systeem hoog, waardoor de apparatuur relatief weinig ruimte inneemt.
Thermochemische opslag
Thermochemische opslag vangt warmte op uit een omkeerbare reactie tussen twee (of meer) stoffen. Thermochemische opslag onderscheidt zich daarin van meer klassieke batterijen en brandstoffen, dat de primaire input ook warmte is – in plaats van een ‘hogere’ vorm van energie zoals elektriciteit of waterstof.
- Temperatuurbereik: 50 tot 1.800 graden Celsius
- Kosten: nog niet bekend
- Mate van volwassenheid: vroege onderzoeksfase
Thermochemie heeft in potentie de hoogste energiedichtheid van alle technologieën. Tegelijkertijd kunnen we met deze technologie hoge temperaturen leveren (meer dan 1.000oC); temperaturen nodig voor processen als cement- en staalproductie. Maar hier moet nog veel ontwikkelwerk in worden gestoken.
Markt en concurrentie
Het potentieel is enorm. Naar schatting bedraagt dit potentieel alleen al in Europa € 200 miljard. Maar voorlopig kan alleen de opslag van voelbare warmte concurreren met direct energiegebruik; en omdat daarvoor grote investeringen nodig zijn, dreigt dit proces te stokken. Al zijn er subsidies en wetgeving die het proces op gang houden.
In dit veld geldt: hoe moeilijker de vervanging, des te meer brengt deze potentieel geld op. Dat geldt vooral voor processen met temperaturen boven 200 tot 500oC; precies de moeilijkst te vervangen processen. Ook al doordat deze processen vaak grootschalig zijn, en dus een vervangende capaciteit van voldoende omvang vergen. Rubio stelt zich op het standpunt dat een vervangend proces binnen 5 tot 8 jaar moet zijn terugverdiend, met een absoluut maximum van 10 jaar.
Voorwaarden
In het ideale geval is het vervangende proces voldoende grootschalig. Het effect is het grootst wanneer wij daarmee een temperatuur kunnen bereiken van 500oC of meer. En het mag natuurlijk niet teveel kosten. Commercieel gezien moet het bedrijf de hoge aanvankelijke investeringen kunnen terugverdienen. Al met al voorwaarden waaraan nu nog weinig vervangende processen voldoen.
Interessant? Lees dan ook:
Energieopslag versnelt de transitie
Goedkope energieopslag in de versnelling
Energieopslag in de transitie