Warmte opslaan op 1000 °C: Is zand de nieuwe super-batterij?

Op het eerste gezicht lijkt het misschien allesbehalve high-tech, maar volgens ingenieurs is zand een zeer veelbelovende oplossing. Het blinkt uit door zijn hoge specifieke warmtecapaciteit (ruwweg 0,84 joule per gram per graad Celsius). Daarnaast heeft het een lage thermische geleidbaarheid van ongeveer 0,2 watt per meter-kelvin (W/mK). Dit betekent dat het de warmte wekenlang of zelfs maandenlang kan vasthouden met slechts ongeveer 10 procent warmteverlies.

Bovendien degradeert zand niet na verloop van tijd, wat het ideaal maakt voor langdurige energieopslag. En er is meer: zand is niet-giftig, milieuvriendelijk en veilig in gebruik, zonder explosiegevaar. Dit is een belangrijk voordeel vergeleken met bijvoorbeeld lithium-ion (Li-ion) batterijen.

Zo werkt het

Maar hoe werkt zo'n zandbatterij precies? Het principe is ingenieus: wanneer er een overschot aan elektriciteit is van hernieuwbare bronnen zoals wind en zon, wordt dit gebruikt om een apparaat dat elektriciteit omzet in warmte aan te drijven. Die 'verwarmer' maakt de lucht heet, en deze hete lucht circuleert vervolgens via een gesloten circuit.

De bewegende hete lucht verwarmt geleidelijk het zand dat is opgeslagen in een goed geïsoleerde stalen tank of silo. Temperaturen kunnen oplopen tot 600 graden Celsius, en bij sommige modellen zelfs tot 1000 graden Celsius.

Wanneer de warmte nodig is, wordt koude lucht naar binnen gepompt en door het gloeiend hete zand geleid. De lucht absorbeert de opgeslagen warmte en wordt vervolgens via leidingen naar huizen, gebouwen of industriële faciliteiten gestuurd. Zo levert de zandbatterij schone energie op aanvraag. Kortom: het is een thermisch reservoir dat schone energieoverschotten conserveert als de vraag laag is.

De toekomst

Hoewel de zandbatterij nog niet overal grootschalig wordt toegepast, komt dit voornamelijk door de aanzienlijke initiële investeringen en de infrastructuuruitdagingen. De technologie moet immers naadloos worden geïntegreerd in bestaande stadsverwarmings- of industriële systemen, en dat vergt tijd en geld.

Desondanks zijn de verwachtingen hooggespannen: de wereldwijde markt voor zandbatterijen zal naar verwachting de komende tien jaar explosief groeien. Van ongeveer 1,2 miljard dollar in 2024, wordt een stijging naar maar liefst 4,86 miljard dollar in 2034 verwacht. Dit maakt de zandbatterij tot een spannende speler in de energietransitie.

Meer lezen over de energietransitie, batterijen en andere tech-gerelateerde onderwerpen? Download dan de Bright-app en abonneer je op onze nieuwsbrief!