De toekomst van de warmtepomp: wat kun je allemaal verwachten?

Elektrische energie zal in de toekomst een steeds centrale plaats gaan innemen in het globale energieverhaal. Dat betekent dat verbetering van de elektrificatie de sleutel wordt voor een energiesector waarin we steeds minder gaan leunen op fossiele brandstoffen. De warmtepomptechnologie zal daar op gebied van verwarming een steeds grotere rol in gaan spelen. Op dit moment leveren warmtepompen bijna 5 procent van de wereldwijde warmtevraag. Volgens het Internationaal Energie Agentschap is de warmtepomp zelfs de snelst groeiende verwarmingstechnologie van de toekomst.

Warmtepompen: de ambities van de overheid

Om de wereldwijde gemiddelde temperatuurstijging onder de 2 graden Celsius te houden, moeten we dus af van fossiele brandstoffen. Dat merken ook fabrikanten: zij kunnen de bestellingen nauwelijks bijhouden. Dat geldt ook voor installateurs: zij komen handen tekort om warmtepompen te installeren. Daarom schakelen de fabrikanten een tandje hoger met de opleiding van het personeel van installatiebedrijven, want alles moet sneller.

Toch zijn er in de markt ook sceptische geluiden te horen over het behalen van het einddoel. Dat is niet vreemd: de ambities zijn enorm. In 2030 moet Nederland van het Groningse gas af zijn en in 2050 houdt Nederland helemaal op met het verbruik van aardgas. Tegen die tijd moeten bijna alle gebouwen in Nederland onder handen zijn genomen. Ongeveer 7,5 miljoen huizen en daarnaast nog 1 miljoen andere gebouwen moeten worden omgevormd tot goed geïsoleerde panden die met duurzame energie verwarmd worden. En ook de elektriciteit die ze verbruiken moet duurzaam opgewekt worden. In 2030 zal een kwart van de huizen aangesloten zijn op een warmtenet waardoor de eigenaren dus geen eigen energiebron meer nodig hebben. Ergens in een wijk staat een hele grote cv-installatie die via buizen de plaatselijke gebouwen van warm water voorziet. In elk gebouw staat een kleine installatie waarin een warmtewisselaar zit om de warmte te verdelen over het tapwater en de verwarming. Als die warmtenetten gebruikmaken van duurzame bronnen, dan is zo’n warmtenet voordelig voor het klimaat. Toch zal driekwart van de eigenaren zijn heil moeten zoeken in de warmtepomp.

Warmtepompen: stiller en efficiënter

Warmtepompen hebben in korte tijd al veel vooruitgang geboekt op verschillende vlakken. De snelheid van de ventilatoren is aanpasbaar, de koelmiddelen worden milieuvriendelijker en efficiënter, de compressoren zijn akoestisch ingekapseld en het vermogen past zich automatisch aan de vraag aan. Het buitendeel waarin de ventilator zit veroorzaakt steeds minder geluid. Ondertussen lopen er experimenten bij TKI Urban Energy waarbij antigeluid wordt getest om totale geluidsstilte te verkrijgen.

Daarnaast verwachten we veel van de zogenaamde Dual source-warmtepompen (DSHP – dual source heat pump). Deze warmtepompen kunnen warmte onttrekken aan de lucht of aan de grond, naargelang wat op dat moment het meest efficiënt is. Daarom zijn ze efficiënter dan de traditionele modellen. Grondwarmtepompen beschouwde men lange tijd als te duur om op grote schaal uit te rollen. De kosten van de grondboringen lopen altijd op. Daarom gaat men over naar spiraalvormige warmtewisselaars die ondiep in de grond worden aangebracht of naar boorgaten die gemeenschappelijk worden gebruikt voor verschillende woningen. Grondgebonden warmtepompen zijn in de praktijk alleen weggelegd voor nieuwbouwprojecten; die gemeenschappelijke grondboringen komen dus niet zo vaak voor.

Koudemiddelen worden natuurlijk

Ook op vlak van koudemiddelen gebeurt er veel. Die koudemiddelen kun je ruwweg in twee categorieën verdelen: natuurlijke koudemiddelen en synthetische koudemiddelen. Europa legt strenge normen op waardoor de synthetische koelmiddelen geleidelijk worden afgeschaft. Het is een kwestie van tijd, maar uiteindelijk zullen alleen de natuurlijke koudemiddelen over blijven. Die zijn minder schadelijk voor het milieu. Bovendien zien we dat er steeds meer experimenten lopen met warmtepompen zonder koudemiddel.

Warmte verplaatsen met geluid

Wist je dat er momenteel zeventien(!) verschillende vormen van warmtepomptechnologie commercieel levensvatbaar zijn? Het Heat Pump Centre in Zweden publiceert regelmatig over vernieuwende technologieën voor warmtepompen, technologieën met ronkende namen als thermo-akoestisch, magnetocalorisch en thermo-elastisch.

Thermo-akoestische technologie is een interessante vondst. Om de warmte te verplaatsen van de verdamper naar de condensor, maakt men gebruik van geluidsgolven. Deze akoestische warmtepomp wordt trouwens ontwikkeld door een Nederlander, Michiel Hartman, oprichter en directeur van Blue Heart Energy. Het bedrijf in Alkmaar verkoopt geen warmtepompen rechtstreeks aan de consument, maar levert zijn motor aan bestaande warmtepompmerken. Het komt erop neer dat de compressor van de warmtepompen eruit wordt gehaald en vervangen wordt door een thermo-akoestische motor met helium als medium. De akoestische warmtepomp kan hogere temperaturen produceren. Dat betekent dat je hiermee de gasketel kunt vervangen zonder ingrijpende verbouwing of dure isolatie. Bovendien heeft deze warmtepomp bijna geen bewegende onderdelen.

We noemen nog twee experimentele technieken die geen koudemiddel gebruiken, maar waar we niet verder op ingaan. De magnetocalorische warmtepomp spreekt het magnetisch veld in bepaalde stoffen aan. De thermo-elastische warmtepomp maakt dan weer gebruik van thermo-elasticiteit die bijna in alle materialen aanwezig is. Thermo-elasticiteit is de verandering in grootte en vorm van objecten wanneer de temperatuur van dat object verandert.

Intelligent energiebeheer

Ten slotte verwachten we veel van intelligent energiebeheer. Op dit moment is er al de EEBUS van Vaillant, maar die wordt nog verder ontwikkeld. Zo’n energiemanager zorgt dat slimme apparaten die niet van hetzelfde merk zijn met elkaar kunnen communiceren. Het wordt duidelijk aan de hand van een voorbeeld. Op basis van actuele weersinformatie weet de manager hoe sterk de zon de volgende uren zal schijnen. De manager regelt op basis van deze informatie de samenwerking tussen de fotovoltaïsche zonnepanelen en de warmtepomp. Als er voldoende energie beschikbaar is, zal de warmtepomp werken op zelfopgewekte stroom. Daarnaast zal het ook de wasmachine en de vaatwasser buiten de piekmomenten starten, waardoor de elektriciteitskosten nog verder dalen.