Lees het volgende artikel:
Al lang wordt er gezocht naar methodes om op grotere schaal warmte op te slaan. Een bunker gevuld met 800 m3 basaltstenen is sinds 2019 één van de nieuwste vormen van energieopslag.
Zevenhonderd zonnepanelen leveren elektriciteit aan het systeem, dat de elektrische stroom gebruikt om warmte te produceren. Met deze warmte wordt het basalt opgewarmd van kamertemperatuur tot maximaal 500 ℃. Het rendement van het opwarmen van het systeem is maximaal 80%. Een kubieke meter basalt is in staat om 200 kWh aan warmte op te slaan.
Als er vervolgens behoefte is aan warmte stroomt er lucht door de buizen om de opgeslagen energie aan de basaltstenen te onttrekken.
In Boekel gaat het systeem 36 woningen in de winter verwarmen.
Volgens het artikel kan er wel 200 kWh aan warmte per m3 basalt worden opgeslagen.
a) Controleer deze uitspraak met een berekening.
Voor 1,0 m3 basalt geldt dat deze een gemiddelde soortelijke warmte heeft van 0,88 . 103 Jkg-1K-1 en een gemiddelde massa van 2,9 . 103 kg .
Voor de warmteopslag geldt:
$Q=cm\Delta T=0,88\cdot 10^3 \cdot 2,9\cdot 10^3\cdot (500-20)=1,2\cdot 10^9~\mathrm{J}$
Dit komt overeen met 1,2 . 109 / 3,6 . 106 = 3,4 . 102 kWh.
Dit is meer dan er in praktijk in het basalt wordt opgeslagen.
Een standaard zonnepaneel levert maximaal een vermogen van 250 Watt.
b) Bereken hoeveel uur de zon minimaal moet schijnen om de basaltopslag tot de maximale temperatuur te verwarmen.
In de basaltopslag ligt in totaal 800 m3 basalt opgeslagen. Om dit op te warmen is 800 . 200 = 1,60 . 105 kWh nodig. De zonnepanelen hebben in totaal een vermogen van 700 . 250 = 1,75 . 105 W. Hiervan wordt 1,75 . 105 . 0,80 = 1,40 . 105 W gebruikt om het basalt op te warmen. In totaal duurt dat:
$t=\frac{E}{P}=\frac{1,60\cdot 10^5 ~\mathrm{kWh}}{1,75\cdot 10^2~\mathrm{kW}}=9,1\cdot 10^2~\mathrm{h}$
Een Nederlandse tussenwoning gebruikt in de winter gemiddeld 200 m3 (Gronings) aardgas per maand.
c) Bereken hoe lang de energieopslag in Boekel de woningen in de winter maximaal kan verwarmen met de opgeslagen warmte zonder dat de zon bijlaadt.
In totaal is in de basaltopslag 1,60 . 105 kWh aan warmte opgeslagen. De 36 woningen zouden in totaal per maand 36 . 200 m3 . 8,9 kWh m-3 = 6,4 . 104 kWh nodig hebben. De opslag kan deze warmte leveren gedurende1,60 . 105 / 6,4 . 104 = 2,5 maand.
d) Geef twee voordelen van dit systeem boven het verwarmen met een cv ketel.
Er ontstaat geen schadelijke uitstoot bij deze vorm van verwarming. Er zijn geen fossiele brandstoffen voor nodig.
