Thermische energie

Wat is thermische energie? Dat is gewoon warmte. De bewegingsenergie van moleculen bepaalt de temperatuur. Hoe heftiger die moleculen bewegen, hoe warmer het is, hoe meer energie iets bevat.

Voelbare warmte is warmte die een stijging in temperatuur veroorzaakt, maar volume en druk gelijk houdt. De temperatuur verandert, en dat voel je. Latente warmte heeft geen invloed op de temperatuur, maar zorgt voor een faseovergang. Bijvoorbeeld van ijs naar water, van water naar damp of van vast naar gas.

Fossiele warmtebronnen zijn aardgas, olie en kolen. In Nederland is aardgas de belangrijkste bron voor verwarming. In vergelijking met andere landen in Europa, gebruiken wij veel gas. Wel 95 procent van de Nederlanders is aangesloten op het gasnet. Om de klimaatdoelstellingen te behalen, moet Nederland van het gas en andere fossiele brandstoffen af. We zijn daarom druk op zoek naar alternatieve warmtebronnen.

De straling van de zon (infrarood, licht en UV) wordt door een zonnecollector omgezet in warmte. Zonnecollectoren zijn er in verschillende uitvoeringen, zoals heatpipes, vlakkeplaatcollectoren, thermodynamische panelen en PVT panelen.

Bijvoorbeeld uit de agrarische sector of de industrie. In de industrie wordt met veel hogere temperaturen gewerkt dan de warmte die nodig is in onze huiskamers. Denk maar aan de hoge temperaturen die nodig zijn om bepaalde metalen te bewerken of vuil te verbranden. Deze restwarmte kan gebruikt worden voor het verwarmen van onze huizen.

Aardwarmte of geothermie, is warmte die je uit de grond haalt. Hoe dichter je bij de kern van de aarde komt, hoe warmer het er is. Om de thermische energie uit de aarde te halen, boor je diepe putten in de grond en pomp je water omhoog. De geschikte aardlagen zitten in Nederland twee tot vier kilometer diep.

Een warmtepomp is een elektrische vervangen voor de cv-ketel en pompt energie van een koude naar een warme omgeving. Zo wordt elektriciteit omgezet in warmte. Een warmtepomp wordt gebruikt voor warmte- en koude-opslag, warmtenetten en all-electric oplossingen.

Er zijn verschillende manieren om thermische energie op te slaan. Deze kunnen grofweg verdeeld worden in drie varianten: latente, thermochemische en voelbare warmteopslag.

Latente warmte opslaan is mogelijk bij een faseovergang in Phase Change Materials, zoals van water naar ijs. Bij thermochemische opslag wordt warmte opgeslagen door middel van een chemische reactie, bijvoorbeeld tussen water en zout. Door deze reactie om te draaien komt de warmte weer vrij. Deze technieken zijn nog in de onderzoeksfase.

Voelbare warmte kan opgeslagen worden in water of olie, die warmte kunnen opnemen en vasthouden. Dit is een bewezen techniek waarbij de warmte of thermische energie wordt opgeslagen in een buffervat. De grootste uitdaging hierbij is energie die opgewekt wordt in de zomer opslaan voor gebruik in de winter. De seizoensopslag.

Op nationaal of Europees niveau zijn er wel doelstellingen over energie, maar niet over het gebruik van warmte of thermische energie. En dat is opvallend, want in Europa bestaat de energiebehoefte voor wel 50% uit verwarming en koeling. Als we minder energie gaan gebruiken voor verwarming en koeling, draagt dit bij aan de klimaatdoelstellingen en de energietransitie.

Wel is het belangrijk dat we hiervoor in actie komen, want het dichte gastnetwerk moet dan worden vervangen door een smart energy system. Dit is een slim netwerk dat onder meer zon- en windenergie, thermische energie en biomassa via een warmtenet met elkaar verbindt. De belangrijkste schakel in zo’n slim energiesysteem is opslag. Een overschot aan energie of warmte kun je dan opslaan voor later gebruik.

Bronnen: Wij maken Nederland, EnergyVille

• De kwetsbaarheid van groene stroom – De Dunkelflaute
• Waarom is het lokaal oogsten van warmte belangrijk?