Hoeveel warmte kan ik tijdelijk opslaan per m3 droog zand dat ik tot maximum 500 °C verwarm?

Frans, 68 jaar
2 februari 2023

Ik wil een warmteopslagbatterij bouwen. Dit met zand, wat opgewarmd wordt tot 250-500 °C met elektrische weerstand. Deze wordt dan weer gevoed met zonnepanelen en windmolen. Hoeveel warmte kan ik tijdelijk opslaan per m3 droog zand? Liefst in kWh of kcal.

Antwoord

Beste Frans,

Hiervoor heb je de soortelijke warmte c (ook wel specifieke warmte of specifieke warmtecapaciteit genoemd) nodig. Deze beschrijft hoeveel energie nodig is om 1 kg van een materiaal 1 graad Celsius op te warmen. Omdat jij vermoedelijk de opwarming zal doorvoeren bij constante druk, gebruiken we cp (de soortelijke warmte bij constante druk).

De soortelijke warmte van zand bedraagt 830 J/(kg x °C) en de densiteit 1522 kg/m³ (volgens https://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-d_391.html).

Om de hoeveelheid energie (Q) te vinden die nodig is om het zand 400 °C (dus bijvoorbeeld van 25°C tot 425 °C) op te warmen, moeten we de soortelijke warmte vermenigvuldigen met de massa van het zand (m) en het temperatuurverschil (ΔT). Of in formulevorm:

Q = m x Cp x ΔT             met m= ρ x V = 15522kg/m³ x 1 m³ = 1522 kg

Dus: Q = 1522 kg x 830 J/(kg x °C) x 400 °C = 505 304 000 J = 505 304 kJ

Om dit om te zetten naar kWh, moeten we delen door 3600 seconden per uur.

Q = 505 304 kJ / 3600 s/h = 140 kJ x h / s = 140 (kJ/s) x h = 140 kW x h = 140 kWh


Met vriendelijke groeten,

Sander Deridder

Reacties op dit antwoord

  • 06/02/2023 - Frans (vraagsteller)

    Bedankt voor uw uitgebreid antwoord, is wel aanzienlijk moeilijker dan ik dacht. Ik heb dus een buffertank van 370 m3. Als ik deze vul met 350 m3 zand, dan kan ik theoretisch een 50 000 kWh energie in warmte opslaan! ik zou hiervoor 2500 stuks zonnepanelen installeren. De bedoeling is om een serre van 6500 m2 te gaan verwarmen! (max 1500 Kwh per uur nodig) Ik kan nu verder met het samenstellen van mijn investeringsbudget! Bedankt!

  • 08/02/2023 -  (wetenschapper)

    Beste, Dat klopt. Theoretisch kan 50 000 kWh opgeslagen worden. Praktisch komt hier natuurlijk nog heel wat bij kijken: is de tank voldoende geïsoleerd, hoe geraakt de warmte van de tank naar de serre, ... Daarom denk ik dat u zich zeker moet laten bijstaan door een specialist ter zake. Het is natuurlijk wel een goede reflex de haalbaarheid ook zelf na te rekenen en daarvoor is de maximale warmteopslagcapaciteit zeker een goede start. Veel succes met uw project! Met vriendelijke groeten, Sander Deridder

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2024
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door EOS vzw