Slim omgaan met warmte: opslag maakt het verschil

De voedingsindustrie speelt een belangrijke rol in Vlaanderen en is tegelijk een sector met een aanzienlijk energieverbruik. Ze staat in voor 13% van het totale industriële energieverbruik waarbij vooral warmte een cruciale component is voor processen zoals koken, drogen, pasteuriseren, reinigen, …  Meer dan twee derde van de gebruikte energie gaat naar warmteproductie.

Hoewel er nog potentieel is om energieverliezen te beperken, biedt dit ook kansen voor innovatie: hoe kunnen we die energie beter vasthouden en efficiënt hergebruiken? Thermische energieopslag (TES) kan hier het verschil maken. Door warmte tijdelijk op te slaan en later opnieuw beschikbaar te maken, kan de voedingsindustrie haar flexibiliteit vergroten, kosten drukken en bijdragen aan de klimaatdoelstellingen.

Hoe werkt thermische energieopslag?

Thermische energieopslag is een verzamelnaam voor technologieën die warmte (of koude) tijdelijk bufferen. Er bestaan drie grote categorieën:

• Voelbare warmte: het medium warmt op of koelt af. Denk aan een klassieke watertank, thermische olie of zand.
• Latente warmte: het medium verandert van fasetoestand (smelten, stollen) en slaat daarbij veel energie op of geeft net veel energie af. Phase Change Materials (PCM’s) zoals paraffines en zouthydraten zijn hier de bekendste voorbeelden.
• Thermochemische opslag: warmte wordt vastgelegd in omkeerbare chemische reacties. Dit biedt de mogelijkheid om energie bijna zonder verlies en over langere periodes te bewaren.

Die principes zijn niet alleen theoretisch. In binnen- en buitenland worden steeds meer concrete toepassingen getest en ingevoerd.

De rol van thermische opslag: flexibiliteit en efficiëntie

Thermische opslag speelt een sleutelrol in de verduurzaming van het energiesysteem. In de voedingsindustrie kan opslag verschillende uitdagingen tegelijk aanpakken:

Buffering van hernieuwbare energie

Zonne- en windenergie zijn niet altijd beschikbaar op de momenten dat een industriële site warmte nodig heeft. Door warmte op te slaan op momenten van overschot (bijvoorbeeld goedkope zonnestroom overdag), kan die later ingezet worden voor koken, drogen of pasteuriseren. Dit leidt onmiddellijk tot een verduurzaming van het proces.

Opvangen van prijsschommelingen

Steeds meer bedrijven hebben toegang tot dynamische elektriciteitstarieven. Een gekoelde waterbuffer of PCM-systeem laat toe om warmte of koude op te slaan tijdens daluren en die later te gebruiken, wanneer de prijzen pieken. Het resultaat: lagere energiekosten zonder in te boeten op continuïteit.

Balanceren van productie en vraag

Niet alle warmte wordt meteen gebruikt. Denk aan restwarmte van ovens, stoomketels of compressoren. Zonder opslag gaat die verloren. Met een buffer kan die energie later ingezet worden, bijvoorbeeld voor reiniging of voorverwarming van processen.

Geografische brug slaan

Soms is warmte beschikbaar op een andere locatie dan waar ze nodig is. Mobiele opslagsystemen maken het mogelijk om restwarmte uit de ene fabriek naar een ander bedrijf te transporteren. Dit opent perspectieven voor lokale energiegemeenschappen in de voedingssector.

Combinatie met andere technologieën

Thermische opslag kan slim gekoppeld worden met warmtepompen, warmte-krachtkoppelingen (WKK’s) en warmtenetten. Zo kan een fabriek niet alleen efficiënter draaien, maar ook bijdragen aan een breder energiesysteem waar bedrijven, woningen en hernieuwbare bronnen samenwerken.

Kortom: thermische opslag is geen doel op zich, maar een hefboom om flexibiliteit, kostenefficiëntie en duurzaamheid te combineren.

Voorbeelden uit de praktijk

Waterbuffers als klassieke maar robuuste oplossing

Watertanks zijn de meest ingeburgerde manier om warmte op te slaan, niet alleen op residentieel niveau maar ook binnen de industrie. Voor processen tot 100 °C is water ideaal dankzij zijn hoge warmtecapaciteit, lage kost en eenvoudige inzetbaarheid. Grote tanks worden ingezet als dag- of seizoensopslag en helpen bedrijven om pieken en dalen in de energievraag beter te balanceren.

Nieuw is de trend naar modulaire systemen: verschillende kleinere tanks die samen een grote buffer vormen. Dit maakt de technologie flexibeler en beter schaalbaar voor de voedingsindustrie.

Zandbatterijen voor seizoensopslag

Een inspirerend voorbeeld komt uit Finland, waar Polar Night Energy een “zandbatterij” bouwde. Die wordt in de zomer opgewarmd met zonne-energie tot bijna 400 °C en levert in de winter warmte voor gebouwen en industriële processen. Het principe kan ook toegepast worden op restwarmte uit de voedingsindustrie: denk aan ovens of droogprocessen, aangevuld met Concentrated Solar Energy. Zo kan energie die vandaag verloren gaat, ingezet worden op momenten dat de vraag het grootst is.

PCM’s voor stabiliteit in koelen en drogen

Phase Change Materials (PCM’s) zijn materialen die bij een specifieke temperatuur smelten of stollen en daarbij warmte opnemen of afgeven. Ze zijn bijzonder interessant voor voedingsbedrijven omdat ze zorgen voor stabiele temperaturen.

• In droogprocessen (bijvoorbeeld zonnedrogers voor groenten en fruit) zorgen PCM’s voor een gelijkmatiger temperatuurprofiel. Dat leidt tot kortere droogtijden, betere kleur en textuur, en meer behoud van vitaminen.
• In koelcellen en transport houden PCM-panelen temperatuurschommelingen tegen. Studies tonen aan dat energieverbruik met tot 30% kan dalen en dat de kwaliteit van vlees, ijs en fruit beter behouden blijft.

Dit zijn voorbeelden van het passief gebruik van thermische opslag als temperatuurregulator. PCM kunnen ook gebruikt worden als actief opslagmedium door de smelt- en stolwarmte uit te wisselen met een warmtedragend medium zoals water or lucht. Dit heeft het voordeel dat er binnen een beperkt temperatuurinterval rond het smelt-/stolpunt een grote hoeveelheid aan warmte opgeslagen kan worden.

Mobiele warmtecontainers

Soms is warmte beschikbaar waar geen vraag is, en omgekeerd. Het Fraunhofer-instituut ontwikkelde een 20-voet zeecontainer gevuld met zouthydraten. Deze kan tot 2 MWh warmte opslaan en verplaatsen. Voor korte afstanden kan dat een kost van slechts 5 cent per kWh betekenen. Zo kan restwarmte van een fabriek bijvoorbeeld naar een nabijgelegen voedingsbedrijf worden gebracht. Dit opent perspectieven voor industriële symbiose.

Ondergrondse opslag

Ook grootschalige ondergrondse systemen winnen terrein:

• Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) gebruikt grondwaterlagen om warmte en koude op te slaan.
• Boorgatopslag (BTES) maakt gebruik van diepe sondes in de bodem.
• Pit Thermal Energy Storage (PTES) creëert grote waterbekkens als seizoenbuffering.

In Denemarken draait het grootste PTES-systeem ter wereld, goed voor meer dan 200.000 m³ water. Zulke concepten tonen hoe ook warmtenetten voor de voedingssector duurzamer kunnen worden.

Wat levert het op?

De impact van thermische opslag kan groot zijn. In een modelstudie van een voedingsbedrijf bleek dat passieve opslag via gebouwmassa de elektriciteitsvraag met 18% verlaagde. Met een actief waterbuffer-systeem liep de winst zelfs op tot 24%.

De voordelen gaan verder dan enkel kostreductie:

• Flexibiliteit: productie kan afgestemd worden op dal- en piektarieven of dynamische energieprijzen.
• Betere benutting van restwarmte: warmte die anders verloren gaat, krijgt een tweede leven.
• Duurzaamheid: minder fossiele brandstoffen, minder CO₂-uitstoot.
• Betrouwbaarheid: buffering zorgt voor stabielere processen en vermijdt piekbelasting op installaties.

Kansen en barrieres

De voedingsindustrie heeft veel te winnen, maar er zijn ook obstakels.

• Investeringen: bedrijven zijn vaak voorzichtig en willen lage-kost oplossingen met korte terugverdientijd.
• Bewijs van betrouwbaarheid: de sector kiest doorgaans voor technologieën die al in de praktijk bewezen zijn.
• Integratie: thermische opslag moet vlot combineerbaar zijn met bestaande ketels, koeling en productieprocessen. Ook neemt thermische opslag extra ruimte in beslag.

Toch is het toekomstbeeld positief. Op korte termijn komen vooral lage-temperatuursystemen en PCM-toepassingen in beeld. Binnen vijf tot tien jaar verwacht men bredere uitrol van vaste-stofopslag en combinaties met warmtepompen. Op langere termijn komen zelfs chemische opslagmethodes binnen bereik.

Toepassingen in de voedingsindustrie

Een aantal domeinen waar thermische opslag het verschil kan maken:

• Pasteurisatie en koken: bufferen van warmte om processen continu en efficiënt te laten verlopen, zelfs bij schommelende energieprijzen.
• Drogen: gebruik van PCM’s om een stabiel droogproces te garanderen met betere productkwaliteit.
• Koeling en diepvries: cold packs of PCM-panelen in koelcellen en vrachtwagens verminderen energieverbruik en beschermen de productkwaliteit bij storingen.
• Reiniging: warm water buffers zorgen voor beschikbaarheid van heet water op piekmomenten zonder dat de ketel overgedimensioneerd moet zijn.

Conclusie

Restwarmte hoeft geen verloren energie te zijn. Door ze slim en efficiënt op te slaan, kan de voedingsindustrie haar energie-efficiëntie verhogen, de kosten drukken en tegelijk bijdragen aan de klimaatdoelstellingen. Van eenvoudige watertanks tot innovatieve zandbatterijen en mobiele PCM-containers: de technologie is er, de voorbeelden zijn er.

Referenties

• Polar Night Energy. https://polarnightenergy.com/nl/
• Valorisation of waste materials for high temperature thermal storage: a review. Jacob R. et al. Journal of Energy Storage 47:103645 (2022)
• Thermal energy storage (TES) for industrial waste heat (IWH) recovery: A review. Miró L. et al. Applied Energy 179:284 (2016)
• A review of thermal energy storage technologies for seasonal loops. Mahon H. et al. Energy 239:122207 (2022)
• A comprehensive review of thermal energy storage technologies and their applications: Creation of a database. Vallese L. et al. Renewable and Sustainable Energy Reviews 226:116133 (2026)