11 nov. 2026
1 minuut
De Zwolse uitvinder Hans Wolters ontwikkelde een warmtebatterij die elektriciteit omzet in warmte en opslaat in magnetiet, een ijzererts dat temperaturen tot 360 graden Celsius kan bereiken. De PowerStove van zijn bedrijf Heatwacht combineert elektrische verwarming, thermische olie en een gepatenteerde warmtewisselaar. Twee industriële modules moeten ziekenhuis Nij Smellinghe helpen om de productie van stoom te verduurzamen, ondanks de beperkte capaciteit van het elektriciteitsnet.
Elektriciteit opslaan om er later opnieuw elektriciteit van te maken: dat is het principe achter veel batterijtechnologie. Maar wat als een bedrijf helemaal geen elektriciteit nodig heeft, maar vooral warmte? Dan kan het aantrekkelijker zijn om de elektrische energie direct om te zetten in warmte en die thermisch op te slaan.
Dat is het uitgangspunt van de PowerStove, ontwikkeld door Hans Wolters uit Zwolle. De warmtebatterij zet elektrische energie om in warmte en slaat die op in een grote massa magnetiet. Wanneer een industrieel proces warmte nodig heeft, wordt de opgeslagen energie weer onttrokken en naar de gebruiker getransporteerd.
De installatie is ontworpen voor temperaturen tot 360 graden Celsius en opslag gedurende meerdere dagen tot weken, afhankelijk van de configuratie. Daarmee richt de techniek zich op bedrijven die veel proceswarmte nodig hebben, maar niet altijd op het gewenste moment over voldoende elektriciteit kunnen beschikken.
Van elektriciteit naar warmte
De PowerStove bestaat uit een geïsoleerde opslagcontainer met magnetiet, warmtewisselaars, een circuit voor thermische olie en elektrische verwarmingselementen.
Het laadproces begint met elektriciteit uit bijvoorbeeld zonnepanelen, windenergie of het elektriciteitsnet. Elektrische verwarmingselementen zetten deze elektriciteit om in warmte. Die warmte wordt overgedragen aan thermische olie, die vervolgens door de warmtewisselaars in de opslagcontainer stroomt.
De olie geeft haar warmte af aan het magnetiet. Daardoor stijgt de temperatuur van de opslagmassa. Het mineraal fungeert als thermische accu: de energie wordt opgeslagen als voelbare warmte, dus in de vorm van een temperatuurverhoging van het materiaal.
Bij ontladen verloopt het proces in omgekeerde richting. Thermische olie neemt warmte op uit het hete magnetiet en transporteert die naar de warmteverbruiker. Afhankelijk van de toepassing kan de energie worden geleverd als thermische olie, warm water of stoom. Voor de stoomproductie wordt een stoomgenerator gebruikt.
Het voordeel van deze indirecte warmteoverdracht is dat het opslagmedium zelf geen bewegende onderdelen of complexe chemische processen nodig heeft. Het magnetiet wordt opgewarmd en koelt bij warmteafname weer af.
Magnetiet als opslagmateriaal
De keuze voor magnetiet is een van de belangrijkste technische beslissingen in het ontwerp. Het mineraal, een vorm van ijzererts, heeft een relatief hoge warmtecapaciteit en een goede thermische geleidbaarheid. Daardoor kan het niet alleen veel warmte opnemen, maar kan die warmte ook via warmtewisselaars worden ingebracht en onttrokken.
Daarnaast is magnetiet chemisch stabiel bij de toegepaste temperaturen en niet brandbaar. Het materiaal ondergaat geen elektrochemische laad- en ontlaadreacties zoals bij een lithium-ionaccu. Daardoor is het geschikt voor herhaaldelijk opwarmen en afkoelen.
Wolters kwam na onderzoek en experimenten uit bij magnetiet uit Zweden. Het materiaal wordt gebruikt als vaste opslagmassa in een goed geïsoleerde stalen constructie.
Een belangrijk verschil met conventionele elektrische batterijen is dat de opslagcapaciteit niet afhankelijk is van een chemisch actieve cel die door laadcycli geleidelijk degradeert. De warmtecapaciteit van het mineraal blijft in principe behouden. De levensduur van het totale systeem wordt daarmee vooral bepaald door de constructie, isolatie, warmtewisselaars, pompen en overige componenten.
Gepatenteerde warmtewisselaar
Een cruciaal onderdeel van de PowerStove is de warmtewisselaar. Die moet de warmte uit de thermische olie efficiënt overdragen aan een grote hoeveelheid magnetiet. Tegelijkertijd moet de warmte bij ontladen weer voldoende snel beschikbaar komen.
Wolters heeft hiervoor een eigen warmtewisselaar ontwikkeld, waarvoor patent is verkregen. De constructie is zo ontworpen dat de thermische olie de warmte via een groot uitwisselingsoppervlak aan het opslagmateriaal kan afgeven.
Bij de installatie voor ziekenhuis Nij Smellinghe worden per module 42 warmtewisselaars toegepast. Deze liggen in een gespiegelde configuratie. De opstelling moet zorgen voor een effectieve warmteoverdracht bij zowel het laden als het ontladen.
De dimensionering van de warmtewisselaars is bepalend voor het vermogen van de installatie. De opslagcapaciteit wordt vooral bepaald door de massa magnetiet en het bruikbare temperatuurtraject. Het laad- en ontlaadvermogen hangt daarnaast samen met het warmtewisselend oppervlak, het debiet van de thermische olie en het temperatuurverschil tussen olie en opslagmateriaal.
Juist de combinatie van voldoende opslagcapaciteit en een bruikbaar laad- en ontlaadvermogen is een belangrijke ontwerpuitdaging bij thermische batterijen.
Thermische olie als transportmedium
Voor het transport van warmte gebruikt de PowerStove thermische olie. Die keuze komt rechtstreeks uit de industriële bakkerijwereld, waar Wolters jarenlang ervaring opdeed met installaties voor het verwarmen van ovens.
Thermische olie kan bij relatief lage druk worden gebruikt bij temperaturen van 300 tot 400 graden Celsius, zonder dat het medium bij die temperaturen gaat koken zoals water dat zou doen. Daardoor is het mogelijk om warmte op hoge temperatuur door een gesloten leidingsysteem te transporteren.
De olie vormt de schakel tussen de elektrische verwarming, de opslagmassa en het warmteverbruikende proces. Tijdens het laden transporteert zij warmte naar het magnetiet. Tijdens het ontladen neemt zij warmte uit het magnetiet op en voert die af naar de gebruiker.
Het gebruik van thermische olie is daarmee niet alleen een keuze voor het transportmedium, maar ook een manier om de warmtebatterij aan te sluiten op bestaande industriële warmtetechniek.
Omdat het systeem met hete olie werkt, zijn mechanische afscherming, temperatuurbegrenzing, drukbeveiliging en bewaking van de oliestroming belangrijke onderdelen van het ontwerp.
Isolatie houdt de warmte vast
Warmte opslaan is één uitdaging; voorkomen dat die warmte weer verdwijnt, is minstens zo belangrijk. Een opslagmassa van honderden tonnen magnetiet heeft een groot warmte-inhoud, maar ook een aanzienlijk oppervlak waarlangs warmte verloren kan gaan.
Daarom is de opslagcontainer voorzien van een isolatieconstructie. De kwaliteit van die isolatie bepaalt mede hoelang de warmte beschikbaar blijft zonder dat opnieuw energie hoeft te worden toegevoerd.
Het prototype van Wolters staat bij zijn woonboerderij in de omgeving van Zwolle. De kern van deze installatie kan temperaturen van ruim 340 graden Celsius bereiken, terwijl de buitenkant volgens de beschrijving van de installatie slechts voelbaar warm wordt.
Bij de eerste tests meldde Wolters dat het magnetiet met de juiste isolatie meer dan 400 dagen warmte kon vasthouden. Dat resultaat heeft betrekking op zijn specifieke testopstelling en moet niet zonder meer worden vertaald naar de industriële PowerStove. Voor industriële toepassingen noemt Heatwacht opslagperioden van meerdere dagen tot weken.
Twee modules voor ziekenhuis Nij Smellinghe
Een grote praktijktest van de techniek volgt bij ziekenhuis Nij Smellinghe in Drachten. Daar komen twee PowerStove-modules, elk met een gewicht van ongeveer 300 ton.
De twee installaties hebben samen een lengte van circa 18 meter, een hoogte van 5 meter en een breedte van 4 meter. Rondom de modules komt een afzonderlijk gebouw van ongeveer 30 meter lang, 6 meter breed en 7 meter hoog.
De omvang maakt duidelijk dat thermische energieopslag op industriële schaal een forse constructieve opgave is. De fundering moet het gewicht van de opslagmassa en de installatie kunnen dragen. Ook de bodemisolatie, de plaatsing van de container en de bereikbaarheid van leidingen en componenten vragen om een zorgvuldige engineering.
De warmtebatterijen moeten de stoomproductie van het ziekenhuis verduurzamen. Nij Smellinghe heeft daarvoor warmte nodig met een temperatuur van minimaal 130 graden Celsius. Die stoom wordt onder meer gebruikt voor het steriliseren van medische instrumenten, de apotheek, de keuken en luchtbevochtiging.
De PowerStove levert de warmte aan een stoomgenerator, die aansluit op de bestaande stoominfrastructuur. Daarmee kan het ziekenhuis de huidige gasgestookte stoomketels buiten bedrijf stellen. Als noodvoorziening blijven deze ketels voorlopig beschikbaar.
Volgens de projectinformatie is een jaarlijkse aardgasbesparing van circa 285.000 kubieke meter voorzien. De ingebruikname van de installatie staat gepland voor 2027.
Besturing en energiemanagement
Naast de thermische techniek speelt de besturing een belangrijke rol. De warmtebatterij moet immers niet alleen warmte kunnen opslaan en afgeven, maar dat ook doen op momenten waarop het energetisch en financieel gunstig is.
De PowerStove heeft een eigen besturing voor het laad- en ontlaadproces. Deze wordt bij Nij Smellinghe gekoppeld aan het gebouwbeheersysteem van Johnson Controls. Het energiemanagementsysteem wordt verzorgd door Envitron.
Het EMS stemt het laadmoment af op de beschikbare elektriciteit, de netcapaciteit en de energievraag van het ziekenhuis. Daardoor kan de installatie bijvoorbeeld worden geladen tijdens uren waarin veel duurzame elektriciteit beschikbaar is of wanneer de elektriciteitsprijs laag is.
Voor Nij Smellinghe is de installatie gedimensioneerd op een opslagcyclus van ongeveer twee tot drie dagen. Laden kan onder meer in de avonduren en tijdens het weekend plaatsvinden.
De warmtebatterij vormt daarmee een buffer tussen het moment waarop elektriciteit beschikbaar is en het moment waarop warmte nodig is.
Bijdrage aan het verminderen van netcongestie
De PowerStove kan ook een rol spelen bij netcongestie. Op momenten waarop het elektriciteitsnet weinig ruimte biedt, hoeft een bedrijf niet direct extra elektrisch vermogen af te nemen om aan zijn warmtevraag te voldoen. Het kan dan gebruikmaken van de eerder opgeslagen warmte.
Dat maakt het mogelijk om de elektriciteitsvraag in de tijd te verschuiven. Een bedrijf kan de warmtebatterij laden wanneer er voldoende netcapaciteit is en de opgeslagen warmte inzetten tijdens pieken in de warmtevraag.
Daarmee kan thermische opslag bijdragen aan peakshaving en een betere benutting van duurzame elektriciteit.
De techniek lost netcongestie niet zelfstandig op. Voor het laden blijft immers elektrische capaciteit nodig. Het voordeel ontstaat wanneer het laadproces slim wordt afgestemd op de beschikbare netruimte en de warmtevraag van het bedrijf.
Van prototype naar opschaling
De PowerStove is ontwikkeld door Hans Wolters en zijn zoon Pascal, die de eerste jaren aan het concept werkten. Later is de techniek met een team verder uitgewerkt binnen Heatwacht.
Voor de commerciële versie is ook een meettraject uitgevoerd. Daarbij zijn onder meer het vermogen, de laad- en ontlaadsnelheden en het isolatieverlies op verschillende temperatuurniveaus onderzocht. De resultaten zijn volgens Heatwacht extern gevalideerd.
De ontwikkeling richt zich inmiddels ook op een volgende generatie. Bij PowerStove 2.0 ligt de nadruk onder meer op het verhogen van de laadsnelheid. Dat is belangrijk voor de economische prestaties: hoe sneller een installatie kan worden geladen, hoe beter zij kan inspelen op korte perioden met goedkope of overtollige elektriciteit.
De techniek combineert daarmee relatief eenvoudige opslagprincipes met een specifieke engineeringopgave: grote hoeveelheden warmte op hoge temperatuur efficiënt inbrengen, vasthouden en gecontroleerd beschikbaar maken.
Voor industriële bedrijven die vooral warmte nodig hebben, kan dat een interessant alternatief zijn voor elektrische opslag gevolgd door omzetting naar warmte. De PowerStove laat zien dat een grote massa mineraal, een slim ontworpen warmtewisselaar en een bekend industrieel transportmedium samen een nieuwe route kunnen bieden voor de elektrificatie van proceswarmte.
Het laatste nieuws
Uitgelichte vacatures
- Engineer Meet- & Regeltechniek
Bedrijf: PWN - PA-systeem- en securityspecialist
Bedrijf: PWN - Flow Measurement Engineer
Bedrijf: VSL - Wetenschapper Elektriciteit
Bedrijf: VSL - Technisch specialist leidingen & technieken
Bedrijf: PWN - Monteur Hightech Machinebouw (medior)
Bedrijf: Trymax
Anderen lazen ook
