Ijsgebaseerde warmteopslag: een slimme aanvulling op warmtepompsystemen

Published by Redactie on september 30, 2025 | Category warmtepomp

Ijsgebaseerde warmteopslag is een innovatieve technologie die steeds vaker wordt toegepast in combinatie met warmtepompsystemen. Deze oplossing maakt gebruik van de fysieke eigenschappen van water en ijs om energie efficiënt op te slaan en tijdelijk beschikbaar te stellen. In dit artikel wordt een gedetailleerde uitleg gegeven over het principe van ijsgebaseerde warmteopslag, de voordelen, toepassingsmogelijkheden en de technische aspecten van deze technologie. De informatie is gebaseerd op actuele bronnen en wordt voorgesteld in een objectieve en neutrale toon, gericht op een doelgroep van woningeigenaren, renoveringsenthusiasten en professionals in de bouwsector.

Wat is ijsgebaseerde warmteopslag?

Ijsgebaseerde warmteopslag is een methode waarbij warmte wordt opgeslagen in vorm van ijs. Het principe is gebaseerd op de zogenaamde faseovergang van water naar ijs, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt of verbruikt wordt. In het geval van ijsvorming, bijvoorbeeld, wordt energie afgegeven, wat kan worden gebruikt voor verwarming. Bij het smelten van ijs wordt energie opgenomen, wat kan dienen als een koelsysteem.

Een veelgebruikte technologie is de SolarFreezer, waarbij water wordt opgeslagen in een bufferzak of -tank die wordt geplaatst in de kruipruimte of ondergronds. Deze opslagmethode maakt het mogelijk om warmte op te slaan tot ongeveer 15°C, wat geschikt is voor warmtepompsystemen. De temperatuur daalt niet onder 0°C door de faseovergang, waardoor het systeem stabiel blijft functioneren.

Een alternatieve opslagmethode, SolarFreezer™ RAIN, maakt gebruik van regenwater in ondergrondse putten in plaats van een klassieke bufferzak. Dit kan voordelig zijn in gebieden met regelmatige neerslag en een hoge grondwaterstand.

De voordelen van ijsgebaseerde warmteopslag

De voornaamste voordelen van deze technologie zijn:

Energieefficiëntie: Aangezien warmte wordt opgeslagen in vaste vorm (ijs), is de opslagcapaciteit hoger dan bij vloeistofopslag. Dit betekent dat minder volume nodig is voor een vergelijkbare hoeveelheid energie.
Stabilisatie van warmtepompsystemen: Door warmte tijdelijk op te slaan, kan een warmtepomp efficiënter werken. Bijvoorbeeld tijdens een ontdooicyclus van een lucht-water warmtepomp blijft het huis warm doordat het systeem tijdelijk op de opgeslagen warmte kan terugvallen.
Gebruik van overschotse energie: In de zomer kan de warmtepomp meerdere uren per dag draaien. Ondertussen is er vaak weinig warmtevraag in het huis. Door warmte op te slaan in een buffervat of ijsbuffer, kan deze tijdelijk worden gebruikt wanneer de vraag weer stijgt.
Integratie met duurzame energiebronnen: Ijsgebaseerde warmteopslag kan worden gekoppeld aan zonnewarmte- of zonnepanelen. De opslagcapaciteit maakt het mogelijk om ook in koudere maanden warme energie beschikbaar te hebben.

Werking van een ijsbuffersysteem

Het principe van een ijsbuffersysteem is eenvoudig, maar technisch geavanceerd. Een typisch systeem bestaat uit een betonnen watertank die onder de grond is geplaatst. Deze tank is uitgerust met een warmtewisselaar, vaak in de vorm van een lange kunststof slang die in het water is opgerold. Deze slang fungeert als contactoppervlak tussen het water en de warmtepomp.

Wanneer de warmtepomp draait, trekt het systeem warmte uit het water in de tank, waardoor het geleidelijk bevriest. De meeste energie wordt vrijgegeven tijdens de faseovergang van vloeibaar water naar ijs, wat betekent dat het systeem efficiënter is dan traditionele vloeistofbuffers. In de winter kan deze opgeslagen warmte worden gebruikt voor verwarming, terwijl in de zomer het systeem kan dienen als koelsysteem door de opgeslagen energie tijdelijk te gebruiken.

Deze technologie is getest in diverse projecten, zoals een schoolgebouw dat op winters wordt verwarmd door een ijsbuffer onder het dak. In dit geval werd de ijsbuffer gekoppeld aan zonneluchtcollectoren, waardoor de energieopslag niet alleen efficiënt, maar ook duurzaam was.

Technische aspecten van ijsbuffersystemen

Een ijsbuffersysteem vereist een zorgvuldige installatie en het juiste type warmtepomp. De volgende technische factoren zijn belangrijk:

Grootte en locatie van de buffer: De grootte van de buffertank bepaalt de opslagcapaciteit. Een typische installatie gebruikt een 10 m³ tank. De locatie van de tank is meestal ondergronds, bijvoorbeeld onder een terras of in een kruipruimte.
Type warmtepomp: Zowel lucht-water als grond-water warmtepompen kunnen worden gebruikt. De keuze hangt af van de beschikbare energiebronnen en de omgevingstemperatuur.
Regeling en automatisering: Voor een efficiënt systeem is het belangrijk dat de warmtepomp goed geregeld is. Een slimme regeling zorgt ervoor dat de warmtepomp alleen aanslaat wanneer nodig, en dat het systeem automatisch overschotse energie opslaat.
Vermogenscapaciteit: De vermogenscapaciteit van de warmtepomp moet overeenkomen met de verwachtingen van het systeem. In sommige gevallen is het nodig om meerdere kleine warmtepompen te installeren, bijvoorbeeld wanneer er sprake is van netcongestie of stroombeperkingen.

Toepassingen in woningen en utiliteitsgebouwen

Ijsgebaseerde warmteopslag is niet alleen geschikt voor woningen, maar ook voor utiliteits- en industriële gebouwen. In deze toepassingen zijn de energiebehoeften vaak groter en zijn de installaties complexer. Voorbeelden van toepassingen zijn:

Schoolgebouwen: In een testproject werd een ijsbuffer gebruikt om een schoolgebouw in de winter te verwarmen. De buffer was gekoppeld aan zonneluchtcollectoren en was geplaatst onder het dak.
Woningen: In particuliere woningen kan een ijsbuffer worden geplaatst in de kruipruimte of ondergronds. Dit zorgt voor een compacte en efficiënte installatie.
Utiliteitsgebouwen: In kantoren, winkels en industriële gebouwen is het vaak mogelijk om grotere buffers te installeren. Deze systemen kunnen worden gekoppeld aan zonnepanelen en andere duurzame energiebronnen.

Een belangrijk voordeel van deze technologie is dat het goed kan functioneren in combinatie met PVT-panelen (photovoltaïsche thermische panelen), die zowel elektriciteit als warmte genereren. In combinatie met een warmtepomp en een ijsbuffer kan dit tot een volledig duurzam georiënteerd energieconcept leiden.

Integratie met warmtepompinstallaties

Bij de installatie van een warmtepomp met een ijsbuffer zijn er een aantal technische overwegingen van belang. Hieronder worden de belangrijkste aandachtspunten samengevat:

Constante warmtevraag: Als de warmtevraag in het gebouw constant is, bijvoorbeeld door het ontbreken van zones of door een gelijkblijvende temperatuur, is een buffervat of ijsbuffer mogelijk niet nodig. In andere gevallen kan het een slimme toevoeging zijn.
Ontdooicyclus van lucht-water warmtepompen: Lucht-water warmtepompen kunnen in de winter ijs vormen op de buitenunit. Dit blokkeert de luchtstroom en maakt het systeem minder efficiënt. Tijdens de ontdooicyclus stopt de warmtepomp tijdelijk met verwarmen en gebruikt warmte om het ijs te smelten. Tijdens deze periode kan een buffervat of ijsbuffer ervoor zorgen dat het huis blijft warm.
Hydraulische aansluiting: Voor een goed functionerend systeem is het belangrijk dat de warmtepomp correct is aangesloten op het verwarmingssysteem. Dit betreft zowel de elektrische aansluiting als de hydraulische verbindingen.
Regeltechniek: Een slimme regeling is essentieel voor een efficiënt systeem. De regeling moet ervoor zorgen dat de warmtepomp enkel aanslaat wanneer nodig, en dat de opgeslagen warmte efficiënt wordt gebruikt.
Stroomverbruik en netcapaciteit: In sommige situaties kan de stroomcapaciteit van het elektriciteitsnet beperkt zijn. Dit is vooral het geval in oude wijknetten of in gebieden met veel renovaties. In zulke gevallen kan het noodzakelijk zijn om kleinere warmtepompen te gebruiken of intelligentie in de regeling op te nemen.

De rol van regenwater in ijsbuffersystemen

In sommige systemen wordt regenwater gebruikt in plaats van gewoon water. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de SolarFreezer™ RAIN-variant, waarbij een ondergrondse regenwaterput fungeert als buffer. Deze oplossing heeft een aantal voordelen:

Duurzaamheid: Het gebruik van regenwater vermindert de druk op het drinkwaterreservoir.
Kosteneffectiviteit: Regenwater is gratis en beschikbaar in veel regio’s.
Compactheid: Een ondergrondse regenwaterput kan worden geplaatst onder een terras of in een kruipruimte, wat de opslagcapaciteit vergroot zonder extra bouwactiviteiten.

Deze technologie is vooral geschikt in regio’s met regelmatige neerslag. In drogere gebieden is het nodig om een back-upbuffer te installeren.

Klimaatvriendelijke warmteopslag

Ijsgebaseerde warmteopslag is een klimaatvriendelijke oplossing die bijdraagt aan het verminderen van de CO₂-uitstoot van woningen en gebouwen. Het is mogelijk om deze technologie volledig te combineren met duurzame energiebronnen zoals zonnewarmte, zonnepanelen of aardwarmte. Hierdoor kan een warmtepompinstallatie volledig gasvrij worden.

Bijvoorbeeld, in een testproject werd een ijsbuffer gekoppeld aan zonneluchtcollectoren. Deze collectoren genereren warmte uit de lucht en leveren extra energie aan het systeem. Hierdoor kon de warmtepomp minder vaak aanslaan en was het systeem efficiënter.

In combinatie met een slimme regeling en een goed ontworpen installatie kan een ijsbuffersysteem bijdragen aan een lage- of nulenergie-gebouw (LEB of NEN). Dit maakt het een waardevolle optie voor woningeigenaren die hun energieverbruik willen verminderen en hun CO₂-voetafdruk kleiner willen maken.

De toekomst van ijsgebaseerde warmteopslag

Hoewel ijsgebaseerde warmteopslag nog relatief nieuw is op de markt, wordt het steeds vaker ingezet in combinatie met warmtepompsystemen. De technologie biedt een aantal unieke voordelen, zoals hoge energiedichtheid, stabiele werking en duurzaamheid. Bovendien is het mogelijk om deze technologie in te passen in bestaande gebouwen en woningen zonder grote bouwveranderingen.

In de toekomst is verwacht dat deze technologie zich verder zal ontwikkelen, met betere materialen, efficiëntere warmtewisselaars en slimme regelingen. Dit zal het mogelijk maken om ijsbuffersystemen te integreren in een breedere range van toepassingen, van kleinere woningen tot grote utiliteitsgebouwen.

Conclusie

Ijsgebaseerde warmteopslag is een veelbelovende technologie die een waardevolle aanvulling kan vormen op warmtepompsystemen. Het maakt gebruik van de fysieke eigenschappen van water en ijs om energie efficiënt op te slaan en tijdelijk beschikbaar te stellen. Dit leidt tot een stabielere werking van de warmtepomp, een lager energieverbruik en een lagere CO₂-uitstoot.

De technologie is geschikt voor zowel woningen als utiliteitsgebouwen en kan goed functioneren in combinatie met duurzame energiebronnen. Door de juiste installatie en regeling is het mogelijk om een efficiënt en duurzaam verwarmingssysteem te realiseren.

Voor woningeigenaren die hun energieverbruik willen verminderen en hun CO₂-voetafdruk kleiner willen maken, is een ijsbuffersysteem een interessante optie. Het is belangrijk om de technische aspecten goed te begrijpen en de installatie aan een ervaren installateur te overlaten. Zo kan een ijsbuffersysteem een betekenisvolle bijdrage leveren aan een duurzamere toekomst.