Wat is thermische energieopslag? 

De wetenschappelijke term voor de opslag van warmte en kou – zodat het op een later moment benut kan worden – heet Thermal Energy Storage, afgekort als TES. In het Nederlands verwijzen we hiernaar met de term ’thermische energieopslag’.  

Drie basiseffecten van Thermische energieopslag (TES) 

We kunnen drie basiseffecten onderscheiden als we het hebben over thermische energieopslag. 

• De temperatuur van een materiaal as-is veranderen.  
  • Wanneer de temperatuur van een materiaal verandert zonder dat de fase of compositie verandert, noemen we de geassocieerde warmte ook wel ‘sensible heat’. Je kunt de temperatuursverandering namelijk voelen. 
• De fase van een materiaal veranderen.  
  • Wanneer de fase van een materiaal verandert, noemen we de geassocieerde warmte ‘latent heat’, wat uitdrukt dat de warmte wordt opgeslagen zonder een temperatuurverandering (echter wordt de term latent heat soms ook gebruikt wanneer er wel een temperatuurverandering bij de faseverandering komt kijken). 
• De compositie van een materiaal veranderen. 

Bij het veranderen van de fase van een materiaal, hebben we het bijvoorbeeld over het smelten van ijs naar water of het verdampen van water naar gas. Materialen die een significante hoeveelheid warmte kunnen opslaan tijdens deze faseverandering – en dus niet van temperatuur veranderen totdat de faseverandering is voltooid – noemen we Phase Change Material of latent heat storage material. 

Klinkt ingewikkeld? Phase Change Material uitgelegd 

Bij Coolpack specialiseren we ons in Phase Change Material: materiaal dat van fase kan veranderen en tijdens deze faseverandering het langst stabiel blijft op één temperatuur. Hoe dat precies werkt, zie je in onderstaande video. PCM is een verzamelnaam: het kan heel veel materialen en recepturen omvatten. Én het heeft veel te maken met het begrip ‘thermische energieopslag’. 

Phase Change Materials (PCM) zijn materialen die van fase kunnen veranderen: van vast naar vloeibaar naar gas. Denk aan water, dat beneden de 0 °C van de vloeibare vorm overgaat in de vaste vorm (ijs) en boven de 100 °C verdampt. Tijdens het smelten, absorbeert ijs energie en blijft het tot het volledig gesmolten is op een constante temperatuur van 0 °C. Het omgekeerde proces is het bevriezen van water: energie wordt vrijgelaten en het water neemt de vaste vorm van ijs aan. Ook gedurende dit proces is de energieopslag rondom het stolpunt het hoogst en de temperatuur het langst stabiel. 

Waar ijs een smelt- en stolpunt op 0 °C heeft, kunnen wij door een aangepaste receptuur koelgels en vriesgels maken binnen een range van –65 °C tot +89 °C. Bij het kiezen voor een PCM-type, raden we je aan om voor een receptuur met het stol- en smeltpunt zo dicht mogelijk bij jouw ideale temperatuur te kiezen. Er geldt dus niet: ‘hoe kouder hoe beter’. 

Zo gebruik je thermische energieopslag (TES) om energie te besparen 

Nu je een goed beeld hebt van waar we het over hebben met de termen Phase Change Material en thermische energieopslag, ben je misschien benieuwd hoe je dit kunt inzetten om energie te besparen. Want met de verschuiving naar een lage-uitstoot-economie zal de vraag naar manieren om energie op te slaan significant stijgen, zo stelt de wetenschap. 

Toepassingen van PCM thermische energieopslag-systemen vind je in veel verschillende markten. Bijvoorbeeld in koelcellen, waar koelplaten met PCM onder de planken gemonteerd worden die de temperatuur van de koelcel overnemen en opslaan. Dit heeft twee grote voordelen:  

1. De koelplaten vormen een betrouwbare, elektriciteitsonafhankelijke back-up wanneer de elektriciteit uitvalt of de koeling om andere redenen verstoord wordt. Testen tonen aan dat de koelcel hierdoor 32 uur in plaats van 2 uur op temperatuur blijft: genoeg tijd om de koeling te repareren zodat de goederen in de koelcel niet weggegooid hoeven te worden. 
2. De koelplaten houden de temperatuur vast waardoor de koelinstallatie zelf minder hard hoeft te werken om deze temperatuur te handhaven. Dat kost veel minder energie: op jaarbasis wordt de besparing boven de 30% geschat. 

De oplossing met koelplaten werkt ook goed in winkelkoelingen (denk aan de koelingen in de supermarkt) en ruimtes die juist op een + temperatuur moeten blijven. Een andere veelgebruikte toepassing van PCM thermische energieopslag-systemen is voor het waarborgen van de cold chain tijdens transport. Daarvoor worden bijvoorbeeld koelelementen in combinatie met goed isolerende EPP koelboxen ingezet. De koel- of vrieselementen worden voorafgaand aan het transport ingevroren tot de juiste temperatuur, zodat ze de lading gedurende transport elektriciteits-onafhankelijk op de juiste temperatuur houden. 

Exporteurs van zacht fruit en kwetsbare groente gebruiken bijvoorbeeld gelpackstrengs in combinatie met pallethoezen om een hele pallet te koelen en te beschermen tegen extreme externe omstandigheden. 

Groeiende marktwaarde van PCM Thermische energieopslag-systemen 

Vandaag de dag wordt PCM in een brede variëteit aan markten toegepast: van bouw, koeling, gezondheidszorg, cold chain transport, koelcellen, agricultuur, farmaceutisch transport, textiel tot retail. Dat merken wij duidelijk in onze maatwerkaanvragen, maar blijkt ook uit de cijfers. De wereldwijde marktomvang is van 2010 tot 2020 gegroeid met een CAGR van 31,7%. Waarom de PCM-markt zo hard groeit? Door de hoge betrouwbaarheid, nauwkeurige performance en resulterende kostenbesparingen. 

Meer weten? 

Benieuwd hoe jij Phase Change Material kunt inzetten om energie te besparen? Wij helpen je graag! Neem gerust contact op met het Coolpack team voor meer informatie, maatwerkadvies of een vrijblijvende offerte.