De innovatie-tak van energiebedrijf Vattenfall zit niet stil. Al jaren is een team van die afdeling, samen met installatiedochter Feenstra, bezig met de ontwikkeling en het testen van een nieuw soort warmtepomp. Het team heeft de focus liggen op de warmtetransitie van de gebouwde omgeving en heeft zichzelf ten doel gesteld bestaande woningen te verduurzamen. Met de CO2-warmtepomp (een type warmtepomp waarin CO2 wordt gebruikt als koudemiddel), die het team ontwikkelde, kan dat doel uitermate effectief worden bereikt.
Overbrugging tot 2050
Wouter Wolfswinkel is programmamanager business development bij Vattenfall en is sinds de start van het project betrokken bij de ontwikkeling van de warmtepomp. “De meeste CO2-uitstoot in een woning wordt veroorzaakt door gasverbruik. Elektraverbruik is maar een fractie daarvan. Het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) schetst drie eindoplossingen in 2050 voor de energietransitie: warmtenetten (stadsverwarming), groen gas en volledig elektrische warmtepompen. Waar wij naar hebben gekeken is: wat doe je tussen nu en 2050? Kun je de vraag reduceren door isolatie? En welk apparaat gebruik je in welke situatie?”
Aansluiten op radiatoren
De CO2-warmtepomp die Vattenfall ontwikkelde, een hogetemperatuurwarmtepomp, blijkt een duurzaam alternatief voor de cv-ketel. Hij heeft namelijk maar een derde van de energie nodig van wat een cv-ketel verbruikt. Daar komt bij dat de warmtepomp op hoge temperaturen verwarmt, wat hem geschikt maakt voor bestaande woningen. Het apparaat kan namelijk gewoon op de bestaande radiatoren worden aangesloten, waardoor een complete verbouwing niet nodig is. Daarmee is het een goede oplossing voor bijvoorbeeld woningcorporaties die hun woningen van het gas af willen halen.
Vooroordelen
Wolfswinkel: “In nieuwbouw werken gewone warmtepompen prima. Maar voor bestaande woningen is de overgang lastig. Dat heeft te maken met de matige isolatie en radiatoren. Lagetemperatuurverwarming (reguliere warmptepompen, red.) aanleggen is ingrijpend en kostbaar. Traditionele warmtepompen zijn efficiënt tot 45 °C. Die zijn dus vooral geschikt voor verwarming op lage temperatuur. En dat matcht niet met radiatoren.”
“Omdat we geen ontwikkeling in de markt zagen voor bestaande woningen, zijn wij gaan kijken wat er wél kan. We gingen op zoek naar een warmtepomp die niet zo groot is en wel geschikt is voor huizen die niet zo goed geïsoleerd zijn en nog radiatoren hebben. Een hoge temperatuur was daarbij essentieel, want bestaande radiatoren hoeven niet weg als je op hoge temperatuur blijft verwarmen. We hadden drie doelen: 1) ons product moet een een-op-eenvervanger van de cv-ketel zijn, 2) het moet betaalbaar en haalbaar zijn – met andere woorden, het mag niet meer kosten dan een traditioneel all-electric warmtepompsysteem en 3) de energierekening mag niet omhoog door gebruik van ons product. Je moet als gebruiker niet worden afgestraft.”
Koudwatertoevoer
“We kwamen uit op CO2-warmtpepompen, maar die zijn nogal kieskeurig”, vertelt de programmamanager. “Zo moet de temperatuur van het water dat wordt aangeboden bijvoorbeeld zo laag mogelijk zijn, terwijl de temperatuur die een CO2 warmtepomp levert juist minimaal 60 graden is. Dat is dus totaal het tegenovergestelde van een gewone warmtepomp. Onze warmtepomp moet dus ver gekoeld worden. Dat trucje hebben we onder de knie gekregen. We zijn erin geslaagd voor een watertoevoer te zorgen die altijd koud genoeg is, waardoor de warmtepomp relatief efficiënt functioneert.”
Buffer
Wolfswinkel: “Het systeem dat aan de basis van onze warmtepompen ligt, is in Japan ontwikkeld om warm tapwater mee te maken. Wij hebben deze warmtepomp aangesloten op een stratificatiebuffer. Dat is een groot vat met cv-water en voorzieningen die de gelaagdheid van het water beschermen. Heet water bovenin en koud water aan de onderkant van de buffer.
De buffer fungeert als warmtebron voor de radiatoren én voor warm tapwater (via een platenwisselaar net zoals in een cv-ketel). Dat is dus handiger dan een boiler waarin alleen tapwater zit dat je niet meer kunt gebruiken voor ruimteverwarming. De buffer is ook de stabiele bron van koud tot lauw water naar de warmtepomp.”
Extra voordeel
Het buffersysteem heeft nog een groot voordeel: de buffer met 230 liter water is namelijk ook een grote waterbatterij. Door matige isolatie koelen woningen snel af. Als je dan weer moet opwarmen, bijvoorbeeld na een werkdag, kost dat veel extra vermogen. Meer vermogen zelfs dan wat de warmtepomp kan leveren. De hogetemperatuurwarmtepomp levert tussen 3 en 6 kilowatt, maar er is wel 10 kilowatt nodig om een woning weer op te warmen. De buffer kan als warmwaterbatterij samen met de warmtepomp wél meer dan 10 kilowatt leveren aan de woning – zo’n 2 a 3 uur lang. Als de woning eenmaal op temperatuur is, is er niet meer zo veel warmte nodig. De buffer wordt dan weer opgeladen met heet water, oftewel hij loopt weer vol met water.
Japan en Duitsland
In 2020 zijn de eerste twintig prototypes van het systeem geplaatst. “We hadden het vertrouwen dat we het technisch werkend kregen”, zegt Wolfswinkel. “Inmiddels vult ons magazijn zich gestaag en kunnen we de systemen gaan plaatsen. Onze warmtepompen komen uit Japan, de buffers uit Duitsland. Feenstra is onze installatiepartner. We zijn begonnen bij woningcorporaties. Die begrijpen goed wat de waarde is van deze warmtepompen ten opzichte van gewone warmtepompen. Ze weten dat het per woning tussen de 40.000 en 60.000 euro kost om een regulier warmtepompsysteem te installeren. Dit systeem kost ze slechts een derde.”
“Een particulier kijkt anders. Die denkt: ‘Cv-ketel vervangen door een warmtepomp? Daar wil ik nu nog niet mee aan de slag.’ Dus ‘oefenen’ we bij de corporaties. Er worden er monteurs getraind en het installatieproces wordt verfijnd. Na dit traject kunnen we als organisatie beter bepalen wat dit in de particuliere markt kan gaan doen. Dan zijn al onze vragen beantwoord en hebben we geen onzekerheden meer.”
‘Een écht alternatief’
“70 tot 80 procent van de cv-ketels wordt vervangen als ze stuk zijn, meestal na een jaar of vijftien”, legt Wolfswinkel uit. “Als je snel moet zijn omdat je cv-ketel stuk is, dan is een hele verbouwing te veel. Dan is onze warmtepomp een prima oplossing. In twee dagen ben je van het gas af. Als mensen weer overstappen op een traditionele cv-ketel, ben je ze zo weer vijftien jaar kwijt. Zo veel tijd hebben we niet meer! Als we die mensen weer allemaal cv-ketels geven, kunnen we pas in 2040 gaan verduurzamen. Wij willen fossielvrij worden binnen één generatie. En we hebben nu een goed alternatief. Binnen twee dagen heb je een nieuw apparaat. Dat is wat we nodig hebben in Nederland: een écht alternatief voor die cv-ketel.”
Dit artikel is gemaakt door een van onze expertredacteuren in samenwerking met onze partner Vattenfall. Change Inc. werkt met partners die de klimaattransitie aanjagen. Zij kunnen cases presenteren waar anderen zich aan kunnen optrekken en zijn eerlijk over de uitdagingen. Niet één bedrijf is al 100 procent duurzaam, maar veel zijn onderweg. Dankzij ons partnermodel zijn onze artikelen gratis toegankelijk voor iedereen. Benieuwd naar onze partners? Klik hier.
