Nieuw energie-instituut draagt bij aan energietransitie, slimme oplossingen voor opslag en conversie van energie

“Wij nemen als universiteit onze verantwoordelijkheid om een bijdrage te leveren aan de energietransitie. We hebben uitstekende onderzoekers in huis op gebied van onder meer energie-opslag en -conversie. Bovendien heeft de Brainport Regio Eindhoven een fantastische hightech en maakindustrie, die kan helpen bij de energietransitie. Die krachten bundelen we in dit nieuwe instituut”, aldus Smits.

Een goed voorbeeld van deze samenwerking is het Dutch Electrolyzer-consortium, een van de vier sleutelprojecten die EIRES samen met de industrie ontwikkelt.

 Warmtebatterij | Zomerwarmte opslaan voor gebruik in de winter. Foto TUE

Slimme opslag en conversie

”Duurzame energie is mooi”, zegt Richard van de Sanden, wetenschappelijk directeur van EIRES, “maar het waait niet altijd als je het wil, en de zon schijnt ook niet altijd. Bovendien wil je energie soms in een andere vorm dan alleen stroom. Om te zorgen dat je altijd precies die energie krijgt waar en wanneer je hem nodig hebt, heb je slimme opslag en conversie nodig”.

“Met deze projecten proberen we antwoord te geven op de grootste uitdaging van de energietransitie: het gelijktijdig duurzaam maken van de energie-, transport- en chemische sector. Het gaat dus niet alleen over energie, maar ook over duurzame en hoogwaardige grondstoffen voor de chemie”.

Dutch Elektrolyzer | Stroom omzetten in waterstof voor later gebruik
De Dutch Electrolyzer is een consortium dat werkt aan het opzetten van de eerste productielijn voor elektrolyzers in Nederland. Elektrolyzers gebruiken elektrische stroom om een watermolecuul op te splitsen in waterstof en zuurstof. De apparaten hebben een positieve en een negatieve kant, net zoals een batterij. Aan de negatieve kant wordt waterstofgas opgewekt, en aan de positieve kant zuurstof.
Waterstof is een aantrekkelijk gas om grote hoeveelheden energie uit wind of zonnepanelen op te slaan. Het kan worden gebruikt als grondstof voor de chemische industrie, als input voor brandstofcellen om elektriciteit op te wekken én als schone brandstof.
Door het samenbrengen van de beste aspecten van de huidige alkalische en PEM-technologie wil het Dutch Electrolyzer-consortium kleinschalige modulaire apparaten bouwen waarvan de productie eenvoudig kan worden opgeschaald. Op deze manier kunnen elektrolyzers eenvoudig worden geïnstalleerd in wijken, of misschien zelfs in individuele windturbines. De TU/e en VDL Groep tekenden onlangs een intentieverklaring om samen deze technologie verder te gaan ontwikkelen.
Het Nederlandse Electrolyzer-consortium maakt deel uit van het EIRES-onderzoeksprogramma Chemistry for Sustainable Energy Systems, onder leiding van Marta Costa Figueiredo en Adriana Creatore.. Foto TUE.

Warmtebatterij | Zomerwarmte opslaan voor gebruik in de winter

De innovatieve warmtebatterij maakt gebruik van thermochemisch materiaal om duurzame energie op een goedkope en verliesvrije manier op te slaan. Dit helpt om kortere periodes te overbruggen, vooral in de wintermaanden, wanneer er minder of geen energie uit zon, wind of andere duurzame bronnen beschikbaar is. De batterij werkt ‘multicyclisch’, zodat de accu het hele jaar door continu oplaadt en ontlaadt.

De warmtebatterij gebruikt twee basisingrediënten: waterdamp en zout. Wanneer deze componenten worden samengebracht, bindt het water zich aan het zout, waardoor nieuwe zoutkristallen ontstaan. Dit proces geeft warmte vrij en is omkeerbaar. Door warmte terug te brengen in het systeem worden water en zout gescheiden. Zolang water en zout gescheiden zijn, wordt energie zonder verlies opgeslagen. Breng je de twee  elementen weer bij elkaar, dan komt de opgeslagen warmte weer vrij, zodat je die bijvoorbeeld kan gebruiken om je huis te verwarmen. De warmtebatterij is stabiel, werkt zonder verlies van energie en gaat bij correct gebruik zeker 20 jaar mee.

De warmtebatterij is ontwikkeld door de TU/e en TNO. Het is onderdeel van het EIRES-onderzoeksprogramma Systems for Sustainable Heat, onder leiding van Silvia Gaastra-Nedea en Henk Huinink.

Verdienen aan de energietransitie

EIRES zoekt de oplossing voor de klimaatcrisis nadrukkelijk niet grootschaligheid. “Juist door veel, kleine, slimme apparaten te maken, die gemakkelijk zijn te integreren in bedrijven of woningen, kun je snel leren en opschalen”, zegt Mark Boneschanscher, managing director van het nieuwe instituut. “Dat werkt veel beter dan grote kapitaalintensieve installaties. Wat ons betreft ligt de oplossing dus niet zozeer in grote afmetingen, maar in grote aantallen”.

Volgens Boneschanscher gaat de energietransitie in Nederland alleen lukken als we verder kijken dan de bestaande bedrijfsmodellen. “Energieleveranciers werken aan elektrificatie en netverzwaring, olie- en gasmaatschappijen willen waterstof of groene moleculen leveren. Dit vraagt allemaal om grootschalige productie van high-tech systemen, die we nu nog importeren uit het buitenland. Als we zo doorgaan, loopt Nederland de kans mis om echt te verdienen aan de energietransitie. En dat zou jammer zijn, zeker nu we middenin een economische crisis zitten.”

Metal fuels | IJzerpoeder gebruiken om duurzame energie op te slaan

Het metaalbrandstofsysteem (metal fuels in het Engels) gebruikt ijzerpoeder om duurzame energie op te slaan. Door de hoge energiedichtheid is ijzerpoeder zeer compact en gemakkelijk te transporteren als energiedrager. Een ander groot voordeel is dat metaalbrandstoffen herbruikbaar zijn, zodat je het poeder maar één keer hoeft te maken. Plus: het is CO2-vrij.

Hoe werkt het? Net als olie en gas bevat ijzerpoeder chemische energie en kan het verbrand worden. Wanneer ijzer reageert met zuurstof onstaat er in plaasts van kooldioxide alleen maar warmte en roest. De warmte kan worden gebruikt om stoom op te wekken, die industriële processen kan aandrijven of stroomturbines voor elektriciteit kan aandrijven. De resterende roest kan gemakkelijk worden opgevangen en weer worden omgezet in ijzerpoeder, met behulp van elektriciteit uit wind of zon.

Het metaalbrandstofsysteem is ontwikkeld door de TU/e, studententeam Team Solid en een consortium van industriële partners. Het maakt deel uit van het EIRES-onderzoeksprogramma Engineering for Sustainable Energy Systems, onder leiding van Niels Deen en John van der Schaaf.

Meer informatie:

• Onderzoek in vuur en vlam: het ontrafelen van de verbranding van metaalpoeder
• Team Solid

Onderzoeksprogramma’s

EIRES heeft vier onderzoeksprogramma’s: Chemistry for Sustainable Energy Systems, Engineering for Sustainable Energy Systems, Systems for Sustainable Heat en Systems Integration. Elk programma bundelt de kennis en expertise van twee of meer van de zes deelnemende faculteiten (Applied Physics, Built Environment, Chemical Engineering & Chemistry, Electrical Engineering, Mechanical Engineering, en Industrial Engineering & Innovation Sciences) en wordt aangevoerd door twee hoofdonderzoekers.

Digital Toolbox | Voor een veilig en betrouwbaar energiesysteem

Digital Toolbox | Voor een veilig en betrouwbaar energiesysteem. Foto TUE

De Digital Toolbox bestaat uit instrumenten voor modellering en simulatie die beleidsmakers en de industrie helpen bij het nemen van beslissingen over ons toekomstige energiesysteem. Door de belangrijkste knelpunten en innovatie-uitdagingen in de energietransitie te identificeren, kan de toolbox richting geven aan de keuzes voor de technologische oplossingen voor energieopslag en -conversie. Op deze manier kan een veilig en betrouwbaar energiesysteem worden gegarandeerd.

De modellen helpen ook om verschillende opties tegen elkaar af te wegen, zoals lokale warmtepompen versus een warmtenet op wijkniveau.

De Digital Toolbox is ontwikkeld door de TU/e in samenwerking met consortia bestaande uit lokale overheden, netbeheerders, stadsverwarmingsbedrijven, industriële partners en andere belanghebbenden. Het is onderdeel van het EIRES-onderzoeksprogramma Systems Integration, onder leiding van Lisanne Havinga en Guus Pemen.

Investering

De TU/e investeert de komende vijf jaar 10 miljoen euro in het nieuwe instituut, en trekt vier nieuwe hoogleraren en elf nieuwe universitaire (hoofd-)docenten aan. EIRES is het tweede instituut dat in korte tijd wordt opgericht door de TU/e. Vorig jaar lanceerde de universiteit al EAISI, het instituut voor onderzoek naar kunstmatige intelligentie. De multidisciplinaire instituten onderstrepen het belang dat de TU/e hecht aan samenwerking met de industrie voor het oplossen van grote maatschappelijke vraagstukken. Bron: TU/E