Beton als accu voor duurzame zonne-energie

De jonge Kees van Nimwegen kreeg vroeger in koude dagen van zijn moeder een steen mee naar bed die lang op de kachel had gelegen. Verpakt in textiel omdat hij er zich anders aan zou branden. Het bracht hem warmte bij het inslapen en later een idee dat enorm kan helpen bij het opslaan van milieuvriendelijk opgewekte energie.

Kees (79) gebruikte het voorbeeld ooit eens als reactie op de opmerkingen van een wetenschapper dat warmte opslaan in een steen niet zou werken. In de duurzame nieuwbouwwijk Ecodorp Boekel staat nu de eerste accu, waarvan beton het hart vormt. De CESAR - Centralized Energy Storage And Recovery - slaat warmte op uit energie van zonnepanelen en geeft die terug op momenten dat de drie complexen met in totaal 36 woningen dat nodig hebben. De volgende projecten staan inmiddels op stapel.

Van idee naar uitwerking 

De inwoner van Best heeft zijn hele leven al ideeën gehad en ging na zijn hts en militaire diensttijd aan de slag bij Philips. ,,Ik was daar lang ontwikkelchef”, zegt hij. ,,Dat betekende dat ik mensen begeleidde bij het ontwikkelen van nieuwe technieken en producten. Medische systemen, maar ik heb ook gewerkt aan een machine voor het masteren van cd’s en dvd’s.” Zijn partner Gonnie van der Vorst, die de PR doet, vult aan. ,,Kees is ongelofelijk praktisch, houdt zich goed aan deadlines en zoekt ook altijd oplossingen die goedkoop zijn. Maar hij is ook eigenwijs.”

In combinatie met de traagheid van ontwikkelingen in een groot bedrijf zorgde dat uiteindelijk voor een vertrek. ,,Ik heb toen met een kleine club mensen een  cd-masteringsysteem ontwikkeld waarmee we een paar jaar wereldwijd marktleider zijn geweest.” Kenmerken: goedkoop, klein en eenvoudig. ,,In tegenstelling tot andere systemen hoefde de omgeving van de machine niet stofvrij te zijn, zoals bij andere apparaten”, zegt hij.

Na tien jaar verkocht hij de onderneming aan een Duits bedrijf en kocht met de opbrengst vastgoed en ging daar ook zelf in aan de slag. ,,Wat een bouwvakker en een tegelzetter kunnen, moet ik ook kunnen.” Toch bracht de vastgoedwereld hem vooral sores en zo verkocht hij de meeste huizen ook weer.

Opslag van duurzame energie

Al snel lonkte iets nieuws. ,,Een jaar of twintig geleden had ik al wel door dat opslag van duurzaam opgewekte energie een grote uitdaging zou gaan worden”, zegt hij. Zijn partner: ,,In steen kun je veel meer warmte opslaan dan in water. Bovendien hebben we er ontzettend veel van en dat is belangrijk als je het grootschalig wilt gebruiken.” In december 2013 liet hij het idee vastleggen bij een notaris, werkte de jaren daarna aan kleine proefopstellingen en sloeg aan het rekenen, regelen en testen. ,,Je moet niet denken aan een groot laboratorium, maar gewoon in het kantoor hier in huis. En in de tuin, als hij emmers met verschillende granulaten basalt vulde en er water bij goot om te kijken hoeveel ruimte er nog over was”, zegt Gonnie.

Proefopstelling betonnen accu

Vijf jaar geleden kwam de ontwikkeling in een stroomversnelling toen hij bij de Gasthuishoeve in Sint Oedenrode een proefopstelling mocht maken. Op 29 augustus 2019 was bij deze horecagelegenheid de lancering. ,,Het was een zonnige dag met champagne. Echt zoals een lancering moest zijn.” Het idee sprak een van de aanwezigen, Harry van der Kallen van ECO+BOUW meteen aan. ,,Hij was betrokken bij Ecodorp Boekel en zocht meteen contact met ons voor de energieopslag voor een complex van 36 appartementen in de wijk. Dankzij een Europese subsidie kon Kees aan de slag. De installatie staat er inmiddels en heeft ook al wat warmte opgeslagen, maar de eerste grote opwarming moet deze zomer komen. Daarna kunnen de appartementen in de winter met die betonnen accu verwarmd worden.”

Werking zoals een gloeilamp

Het hart van de installatie wordt gevormd door beton met daarin verwerkt metaalslakken uit hoogovens. In het beton liggen veel roestvrijstalen buizen van 80 millimeter doorsnee en een dikte van 1,5 millimeter. ,,Het werkt zoals een gloeilamp ook werkt als er elektriciteit doorheen gaat: het produceert heel veel warmte. Die wordt afgegeven aan het opslagmedium. Vroeger was dat basalt, maar nu is dat beton. Omdat daar minder lucht tussen zit, kan het de warmte beter vasthouden.” Zo warmt beton van de CESAR op naar 450 tot 500 graden. Dankzij een isolerende laag van steenwol blijft de warmte behouden. Het gaat om ongeveer 270 Kwh dat per kubieke meter beton opgeslagen kan worden.

Hete lucht en een warmtewisselaar

Als er voor de aangesloten woningen warmte nodig is, pompen ventilatoren lucht door de buizen die door het beton lopen. Deze hete lucht gaat door een warmtewisselaar in een buffervat met 6000 liter. Dat levert uiteindelijk warm water aan de drie kleinere buffervaten van 1500 liter per complex. Zo worden de bewoners behaaglijk warm gehouden. Volgens Van Nimwegen is het rendement ongeveer 70 procent. ,,Hoe groter de installatie is, des te beter zal de warmteopslag renderen”, zegt Gonnie. Als je een opslag van een kubieke meter hebt, is zes vierkante meter buitenwand waardoor de warmte kan verdwijnen. Bij 27 kubieke meter is de buitenwand nog maar 54 vierkante meter. De installatie in Boekel wordt straks omgeven door een ontmoetingsgebouw, maar grotere installaties voor woonwijken zouden in de toekomst bijvoorbeeld ook in geluidswallen langs wegen kunnen worden verstopt. Dat zal waarschijnlijk niet meer onder leiding van Kees van Nimwegen gaan, want hij zoekt iemand die het bedrijf wil overnemen en groter kan maken. ,,Ik ben niet zo van het opschalen. Dat vind ik niet leuk. Ik heb vooral plezier in nieuwe dingen bedenken.”