We gebruiken steeds meer duurzaam opgewekte energie. Dat is een goed teken! Maar daarmee wordt het afstemmen van energievraag en -aanbod belangrijker. Het elektriciteitsnet moet immers ten alle tijden in balans zijn. De opwek van zonne-energie vindt slechts gedeeltelijk plaats op de momenten dat er vraag naar is.
O-Nexus heeft hiervoor een oplossing door productie en gebruik van warmte te ontkoppelen met een thermische PCM-batterij en slimme regeling. Hiermee verlaagt direct de CO2-uitstoot. De warmtepomp laadt de PCM-batterij op als zonne- of windenergie beschikbaar zijn. De duurzame warmte wordt later gebruikt, zodra het nodig is.
Het maatschappelijk probleem
Door de toename van decentraal opgewekte duurzame energie en de groeiende belasting van het elektriciteitsnet, wordt de uitdaging om vraag en aanbod van elektriciteit op elkaar af te stemmen steeds groter. Dit geldt ook voor de gebouwde omgeving, met name voor MKB gebouwen waarop de afgelopen jaren veel zonnepanelen zijn geplaatst. Een extra uitdaging is dat deze gebouwen vaak nog een traditionele gasketel hebben zonder een uitgebreid gebouwbeheersysteem. Bij het vervangen van de gasketel voor een warmtepomp is het afstemmen van de energievraag en -aanbod een grote uitdaging.
De innovatieve oplossing
O-Nexus komt met een innovatieve oplossing: de recente commerciële introductie van thermische PCM buffers. Met deze buffers kan de productie van warmte door de warmtepomp losgekoppeld worden van de warmtedistributie. De sturing van O-Nexus bepaalt het moment en de snelheid van laden. Het systeem heeft koppelingen met de energiemarkt en kan door geavanceerde algoritmes de efficiency van het systeem verhogen. Het concept wordt getest en gedemonstreerd in een live gebruikersomgeving om zo de werking en functionaliteit in een operationele omgeving te bewijzen.
De ondernemers
O-Nexus is een databedrijf uit Amsterdam en zoekt waarde van data in de gebouwde omgeving. Hun overtuiging is dat duurzaam omgaan met energie iedereen winst oplevert. De technologie is er al, en daar moeten we slim gebruik van maken. Duurzaam omgaan met energie moet vooral heel makkelijk zijn. Zonder dat we inboeten aan comfort of welvaart.
Het project kent twee partners: Aalberts Industries levert kennis en expertise op het gebied van de PCM-buffer, Daikin doet dat voor de lucht-water warmtepomp.
Het onderzoek van de innovatie op The Green Village is onderdeel van het Brains4Buildings project.
Technische verdieping
De innovatie is grofweg is in te delen in drie technologieën: de PCM-buffer, de warmtepomp en de slimme aansturing. De drie hoofdonderzoeksvragen sluiten aan bij deze drie technieken.
PCM-buffer
De PCM-buffer wordt ook wel een thermische batterij genoemd. Het faseovergangsmateriaal, in dit geval een zoutoplossing, kan relatief veel energie opslaan door te stollen (bevriezen) en deze energie weer vrijgeven door te smelten. Het voordeel hiervan is dat de energie compact kan worden opgeslagen voor langere tijd, tot vier keer compacter dan een waterbuffervat. In dit project wordt de 50 kWh PCM-buffer van Aalberts Industries toegepast met een smelt temperatuur van 49 °C. Op The Green Village testen, valideren en demonstreren de partners de PCM-buffer.
Lucht-water warmtepomp
Een lucht-water warmtepomp heeft hetzelfde principe als een koelkast, maar dan omgekeerd. Het haalt energie uit de buitenlucht, hoe koud ook, en upgrade deze energie om het vervolgens af te geven aan het water van de woning om te verwarmen of te douchen. Hiermee is het mogelijk om er een eenheid elektrische-energie in te stoppen en er vier eenheden warmte-energie uit te krijgen. Een rendement van 400%. In dit project wordt de 7 kW Altherma Monoblock warmtepomp toegepast. Op The Green Village testen de partijen of de warmtepomp in deze opstelling een hoger rendement (COP) kan halen door de aansturing op Partial Load Ratio (PLR). Ook wordt getest of deze regeling de onderhoudskosten vermindert.
Slimme aansturing
O-Nexus levert een klein regelkastje. Het kastje stuurt de warmtepomp lokaal aan op een slimme manier, door de data van de energiemeter van het gebouw te meten. Hierdoor weet het kastje of er een zonne-energie overschot is. Deze data wordt gecombineerd met de CO2-intensiteit van het elektriciteitsnet, dus hoeveel duurzame stroom er in Nederland op dat moment wordt opgewekt. Hiermee voorspelt het kastje wanneer het PCM-buffervat extra geladen moet worden. Het resultaat? Een lage CO2-footprint van het gebouw én een lagere energierekening. Op The Green Village wordt deze hypothese gevalideerd door het systeem een periode met en een periode zonder buffer te testen.
