Plug and play-warmtepomp voor ‘moeilijke’ huizen productierijp

Azamat Esmurziyev, via Unsplash Public Domain
Opnieuw relevant: 18 november 2021 | Oorspronkelijk gepubliceerd: 20 juli 2020
Energieconcern Vattenfall en installatiedochter Feenstra nemen eind 2022 een warmtepomp voor woningen met (nog) een hoge temperatuurbehoefte in productie (Volkskrant). De CO2-warmtepomp levert dankzij een gestratificeerde buffer (uitleg hieronder) efficiënt duurzame warmte aan woonkamer en douche. Het systeem haalt niet zo’n hoog rendement als een warmtepomp voor lage temperaturen maar is wel 3 keer efficiënter dan een gasketel, en bovendien in staat om gedurende de dag goedkope duurzame energie op te slaan. Het oorspronkelijke artikel van 20 juli 2020 hieronder.

Plug and play-warmtepomp van Vattenfall voor ‘moeilijke’ huizen

Energieconcern Vattenfall werkt samen met warmtedienstverlener Feenstra, warmtepompfabrikant Denso en bufferleverancier Solvis aan een hogetemperatuurwarmtepomp met CO2 als koudemiddel. 

Emissievrije warmte tot 90 graden Celsius

Gangbare warmtepompen hebben als grote voordeel dat ze uitermate efficiënt verwarmen. Per kilowattuur elektrisch verbruik trekken ze 2 tot 5 kilowattuur ‘gratis‘ warmte van buiten naar binnen.

De reguliere warmtepomp levert warmte bij een lage temperatuur (±35 graden Celsius). Voorwaarde is daarom dat het pand in kwestie redelijk geïsoleerd is, en voorzien van vloerverwarming of moderne radiatoren. Bij nieuwbouw of renovaties is makkelijk rekening te houden met deze voorwaarden. Oudere panden, waar op korte termijn geen renovatie gewenst is, krijg je met een reguliere warmtepomp helaas niet altijd comfortabel warm. Of anders duurt het in ieder geval oncomfortabel lang.


Direct van gas naar all-electric, later alsnog isoleren en extra besparen

Plug and play

De CO2-warmtepomp van Vattenfall en partners haalt 70 tot 90 graden. Temperaturen vergelijkbaar aan een ordinaire gasketel op aardgas.

Deze hogetemperatuurwarmtepomp kan daarmee – zonder ingrijpende aanpassingen aan de bestaande woning – de gasketel een op een vervangen. Het water in het buffervat is bovendien heet genoeg om (legionellaveilig) douchewater te leveren. Op dat vlak is de CO2-warmtepomp waarschijnlijk efficiënter dan gangbare warmtepompen.

Een Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) is nog niet bekendgemaakt maar het Japanse Denso heeft warmtepompen in de aanbieding die 90 graden leveren bij een COP van 3 of meer. Als de installatie ontwikkeld met Vattenfall over een heel stookseizoen rond die waarde uit komt, zou dat echt top zijn. Het rendement doet dan weinig onder voor reguliere warmtepompen, ondanks de veel hoge temperaturen. Bij de huidige elektriciteitsmix resulteert de stap naar all-electric daarmee ook voor de ‘moeilijkere’ panden dan direct in een CO2-reductie. Naarmate de elektriciteitsproductie verder verduurzaamt, neemt het verschil in CO2-uitstoot ten opzichte van gasketels vervolgens snel verder toe.

Hoewel het niet per se ‘nodig’ is, is isoleren ook na installatie van een hogetemperatuurwarmtepomp natuurlijk nog steeds zinvol. De CO2-warmtepomp geeft vooral flexibiliteit om investeringen in de verduurzaming van een woning in de tijd te spreiden. “Het verduurzamen van de bestaande woningvoorraad wordt op deze manier haalbaar en betaalbaar, en brengt fossielvrij leven een grote stap dichterbij”, zegt Cindy Kroon, directeur Klanten bij Vattenfall.


Eerder beschikbaar dan warmtenet of waterstof

Vattenfall heeft een aantal exemplaren van de warmtepomp beproeft en maakt nu de stap naar een grotere praktijkdemonstratie, in 20 huurwoningen van woningstichting Woonopmaat. Als de (tussentijdse) resultaten goed en de bewoners tevreden zijn, gaat Vattenfall nog dit jaar over tot grootschaliger levering aan woningcorporaties.

Directe concurrent voor (hybride) waterstofketels

Op zijn vroegst medio 2021 is het systeem daarna ook beschikbaar voor particulieren. Daar valt op te wachten. Het is sowieso eerder dan er klimaatvriendelijke waterstof door de bestaande gasleidingen stroomt en ook over de realisatie van nieuwe warmtenetten gaat jaren heen.

Mooi is verder dat de ouderwets terugdraaien van de thermostaat voor het slapengaan vermoedelijk weer prima is met deze CO2-warmtepomp. Bij lagetemperatuursystemen is het advies om de temperatuur constant te houden, omdat opwarmen met een klein temperatuurverschil tussen de temperatuur in de woonkamer en de radiator nu eenmaal wat langer duurt.

Al met al lijkt dit een mooi stuk gereedschap voor de verduurzaming van tienduizenden ‘moeilijkere’ panden in Nederland. Vattenfall ziet zelfs de helft van alle bestaande eengezinswoningen als potentiële markt. Reden genoeg voor hoopvolle producenten van waterstofketels en hybride warmtepompen om op zijn minst wat zenuwachtig te raken.


Toevoeging 21 juli 2020: Hoewel ik dit stuk gisteravond pas tegen half 10 publiceerde, kreeg ik meteen veel bruikbare input en kanttekeningen via Twitter, LinkedIn en persoonlijke berichten. Veel geleerd op de late avond, en daarom een update.

Bekend systeem voor tapwater, spannender voor centrale verwarming

De CO2-warmtepomp is volgens de experts inderdaad uitermate geschikt voor de bereiding van warm tapwater. In toepassingen waar veel heet water gewenst is, bijvoorbeeld hotels of zwembaden, wordt de hogetemperatuurwarmtepomp wereldwijd al jaren succesvol toegepast. Efficiënt opwarmen van leidingwater van ±10 graden tot 90 graden gaat uitstekend.

Net zoals een HR-ketel op aardgas een lage retourtemperatuur nodig heeft om rookgassen te kunnen condenseren – en daadwerkelijk het beloofde hoge rendement waar te maken – moet ook voor de CO2-warmtepomp het water dat uit het verwarmingssysteem terugkomt voldoende afgekoeld zijn om het hoge rendement waar te maken.

De belangrijkste kanttekening is dan ook dat, in tegenstelling tot wat ik hier boven stel, verder isoleren van een pand na installatie van een CO2-warmtepomp niet automatisch loont. Het ingeperkte warmteverlies door dak, muren en vloer zou wel eens kunnen wegvallen tegen het verlaagde rendement in de warmtepomp, omdat de retourtemperatuur in dat geval te hoog oploopt. Nooit bij stil gestaan dat dat ook bij warmtepompen een uitdaging is. Het is vermoedelijk vooral vanwege deze uitdaging dat Vattenfall een fors buffervat installeert, samen met de CO2-warmtepomp. Door uit dit buffervat zowel tapwater te bereiden en de centrale verwarming te voeden lijkt nog steeds een hoog gemiddeld rendement haalbaar.

Geavanceerde integratie nodig

Belangrijk daarbij is dat warm water lichter is dan koud water. Zo is in de buffer een temperatuurgradiënt mogelijk en kun je de warmtepomp het temperatuurverschil tussen de bodem en de top aanbieden.

De video hieronder legt goed uit wat de voordelen van een gestratificeerde warmtebuffer zijn. De buffers van Solvis werken vergelijkbaar. Ik ben nu nog benieuwder naar praktijkresultaten met het geïntegreerde systeem over een volledig stookseizoen. Pas bij een SCOP (ruim) boven de 2, is er ten opzichte van een ketel op aardgas sprake van CO2-reductie, omdat ook de bulk van de elektriciteit voorlopig nog uit aardgas geproduceerd wordt (met een efficiëntie van ±55%).

Op dat vlak biedt de buffer voor de energietransitie wel een groot voordeel. Warmte produceren als het goed waait, voor gebruik later op de dag wanneer er minder schone elektriciteit beschikbaar is, is met dit systeem goed mogelijk.


Bron: Vattenfall / Imagecredit: Azamat Esmurziyev, via Unsplash Public Domain

Dit vind je misschien ook leuk...

5 reacties

  1. Leon Nelen schreef:

    De CO2 warmtepomp is ingewikkelder (tot 100 bar druk) maar naar mijn weten dezelfde (compressor)techniek. Dus geen adsorptiewarmtepomp. Werkt alleen bij een groot verschil retour en aanvoertemperatuur en een buffervat. Buitentemperatuur heeft geen invloed op de COP i.t.t compressorwarmtepompen met de gangbare koudemiddelen. Basisschool in Doesburg heeft zo’n pomp 35 kW elektrisch (zou anders wel heel klein zijn voor een slecht geïsoleerde school, dus 105 kWthermisch). Eigen zonnepanelen (met saldering wellicht maar is dan nog een goede prestatie) voldoende. School heeft ook 2 gasgestookte cv-ketels van 130 kW. Warmtepomp levert 65 % van de warmte (in deze laatste zachte winters).
    https://www.cobouw.nl/bouwbreed/nieuws/2019/03/co2-warmtepomp-met-speciaal-buffervat-biedt-kansen-maar-is-geen-panacee-101270837

  2. Adrie schreef:

    Mooie ontwikkeling. Ik hoop dat de belofte waargemaakt wordt, en de apparatuur betaalbaar en betrouwbaar blijkt.
    Voor een particulier is zesduizend euro voor een “CV ketel” nog steeds heel veel geld, vooral als de verwachtte levensduur (garantie) tegenvalt.

  3. Sambucas schreef:

    Ik denk het het voor de grote meerderheid van de huizen toch volkomen onnodig is om met een verwarmingsaanvoertemperatuur van 70 tot 90 graden te werken. Bij een lagere temperatuur duurt het opwarmen van zo’n pand iets langer, maar dat is bijna altijd prima te doen. Een lagere temperatuur betekent minder verliezen én meer comfort. Ik raad iedereen aan om deze herfst/winter juist zo’n lagere temperatuur te proberen in z’n huis. Zie deze link:

    https://02025.nl/bericht/39815/-zet-hem-op-60—-nationale-actie-werktemperatuur-verwarming-verlagen-

  4. Leon Nelen schreef:

    “Het ingeperkte warmteverlies door dak, muren en vloer (te isoleren) zou wel eens kunnen wegvallen tegen het verlaagde rendement in de warmtepomp, omdat de retourtemperatuur in dat geval te hoog oploopt”.
    Misschien een denkfout. Door slechte isolatie 100 % van de warmte verliezen met als voordeel een hoger rendement van 10 % ? Ik had namelijk even gedacht beter uit te zijn als ik de buisisolatie van de retourleidingen door de ongebruikte ruimtes naar mijn HR-ketel er af zou halen

  5. Leon Nelen schreef:

    “Mooi is verder dat de ouderwets terugdraaien van de thermostaat voor het slapengaan vermoedelijk weer prima is met deze CO2-warmtepomp. Bij lagetemperatuursystemen is het advies om de temperatuur constant te houden, omdat opwarmen met een klein temperatuurverschil tussen de temperatuur in de woonkamer en de radiator nu eenmaal wat langer duurt”. Dat is inderdaad een belangrijk punt. Niet alleen vanwege comfort maak ook energetisch. Ik zou dag en nacht mijn goed geïsoleerde woning met een cv-temperatuur van 40 graden kunnen verwarmen met een thermisch vermogen van minder dan 5 kW. Maar als ik de verwarming ’s avonds toch afzet koelt mijn huis ’s nachts en overdag bij afwezighed zo’n anderhalve graad af. Dus het noodzakelijke continu verwarmen is gewoon energieverlies. Verspilling van energie dat bij een hoogtemperatuur CO2 pomp niet nodig is. Daarnaast is er met zo’n CO2 pomp altijd 1:2 warm tapwater,

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.