In het Technisch Weekblad van 21 december 2022 stond een artikel over een nieuw warmwaternet met seizoensbuffer in de Noordoostpolder. Het dorp Nagele bestaat uit 500 woningen met enkel platte daken. Na een geslaagde pilot bij 8 huizen in Nagele worden nu alle woningen aangesloten op eenzelfde warmtenet. Het technisch weekblad schrijft:
‘Hiervoor zijn in 2021 194 thermische collectoren (netto oppervlak 517 m2) op de daken van de rijwoningen en de school gelegd. Zij verwarmen het water dat in een ondergrondse warmteopslag van 1000 m3 met een capaciteit van 87 MWth wordt bewaard.
Het water in deze opslag heeft een temperatuur van ongeveer 20-22 graden op de bodem tot zo’n 50 graden boven in de buffer. Water wordt van de bodem opgepompt en met een warmtewisselaar opgewarmd tot 78,7 graden en daarna geretourneerd naar de bovenzijde van de buffer met een volume van 4,7 m3 per uur’.
In het artikel is de eenheid van capaciteit MWth. Met de toevoeging th wordt bedoeld dat het hier gaat om een hoeveelheid energie die in de vorm van warmte in het water wordt opgeslagen.
a) Waarom is de temperatuur boven in de opslag hoger dan beneden.
Omdat het opgewarmde water wordt geretourneerd aan de bovenzijde van de buffer. Daar blijft het ‘drijven’ omdat de dichtheid lager is. Warm water heeft namelijk een lagere dichtheid heeft dan kouder water.
b) Bereken het vermogen waarmee de warmtebuffer verwarmd wordt.
Per uur loopt 4,7 m3 de opslag in. De hoeveelheid warmte die dat water bevat is:
$Q=cm\Delta T=4,18\cdot 10^3\cdot 4700\cdot (78,7-21)=1,1\cdot 10^6~\mathrm{J}$
Het vermogen is:
$P=\frac{E}{t}=\frac{1,1\cdot 10^6}{3,6\cdot 10^3}=305~\mathrm{kW}$
c) Bereken het thermisch vermogen van de collectoren per vierkante meter.
Het vermogen per vierkante meter is 305 / 517 = 0,59 kW/m2.
d) Bereken hoelang het duurt dat de ondergrondse warmteopslag helemaal opgewarmd is.
Voor de oplaadtijd geldt: t =1000 /4,7 = 212 h.
e) Bereken hoeveel energie de volle buffer dan bevat.
E = Pt = 305 · 103 ∙ 212 = 65 · 103 kWh =65 MWh.
Vergelijk je antwoord op vraag f met de capaciteit die in het artikel staat.
f) Wat is je conclusie?
De eenheid van capaciteit klopt niet, want MW is een eenheid van vermogen. Er had moeten staan MWhth. De getalswaarden komen wel aardig overeen.
