Er wordt veel gesproken over wat een hoog tempratuur warmtepomp wel en niet kan. Laat ik meteen met de deur in huis vallen:
Tijdens mijn afstudeeronderzoek bij Ekwadraat ben ik tot de conclusie gekomen dat er veel aannames zijn in het werkveld als het gaat om de mogelijkheden van een industriële hoog temperatuur warmtepomp, zowel qua temperatuurbereik als economisch rendabele inzetbaarheid. Het blijkt dat de potentie groot is. Om het mijn collega’s in de toekomst wat makkelijker te maken, en jouw zoektocht op Google hopelijk wat in te korten zal ik hier kort uiteenzetten wat de huidige mogelijkheden zijn, waar de vooroordelen zitten, en waar je een hoog temperatuur warmtepomp voor kan toepassen.
In het werkveld wordt vaak genoemd dat de grens van een huidig verkrijgbare hoog temperatuur warmtepomp rond de 130 of 150°C ligt. Na een uitgebreid deskresearch zijn er vijf technieken uit gesprongen die zelfstandig al beter presteerden dan die maximale geachte temperatuur van 150°C. In een seriële schakeling zijn zelfs temperaturen tot 250°C mogelijk. Dit biedt vele nieuwe kansen en toepassingen die wat mij betreft sterk onderbelicht zijn. Hieronder zijn de technieken kort samengevat:
|
Techniek |
Tmax |
Commercieel verkrijgbaar? |
|
Compressie warmtepomp (Rankine Cycle) |
165°C |
Ja |
|
Mechanische Damprecompressie |
250°C |
Ja |
|
Compressie-Resorptiewarmptepomp |
200°C |
Ja |
|
Stirling cyclus - warmtepomp |
200°C |
Ja |
|
Chemische warmtepomp |
230°C |
Ja |
Zoals je ziet in de tabel zullen een aantal warmtepompen die 250°C niet halen zonder gecombineerd te worden met Mechanische Damprecompressie (MDR). MDR comprimeert simpelweg de stoom die door de warmtepomp geproduceerd is naar de gewenste druk en temperatuur. Hieronder is schematisch weergegeven hoe dat toegepast kan worden.
Naast de consensus en (soms onjuiste) aannames over het bereik van een industriële hoog temperatuur warmtepomp, is de term Coëfficiënt of performance (COP) één die op steeds meer plekken gebezigd wordt. De COP verteld de verhouding tussen de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om de warmte op de gevraagde temperatuur te kunnen leveren. Met deze berekening wordt geen rekening gehouden met de warmte die de warmtepomp initieel nodig heeft om op te kunnen pompen naar een hogere temperatuur. Vanwege de huidige inzet van warmtepompen is deze benadering ook logisch. De warmte die warmtepompen vandaag de dag opwaarderen is immers vaak gratis, of brengt zelfs kosten met zich mee om weg te koelen. Dit resulteert in een financiële grenswaarde waarvan de markt zegt: onder deze COP is een warmtepomp niet rendabel.
De wereld is echter aan het veranderen, en daarmee veranderen de financiële grenswaardes mee. Bedrijven worden bijvoorbeeld verplicht van het gas af gestuurd (bijvoorbeeld door de brieven van Wiebes), of zien een strategische kans om niet meer afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen. Bedrijven die dicht bij de consument staan merken zelfs dat de supply-chain eisen stelt aan een fossielvrij proces. Daarnaast maken warmtepompen tegenwoordig ook gebruik van warmtestromen die simpelweg niet gratis zijn, zoals in warmtenetten. De COP verklaart dan niks anders meer dan de verhouding tussen ingekochte warmte en elektriciteit om warmte te kunnen leveren op de gewenste temperatuur.
Mijn afstudeeronderzoek was onderdeel van een breder overkoepelend kennisontwikkeltraject binnen de warmtetransitie. Het deelonderzoek naar industriële processen als afnemers van warmte uit een warmtenet (in tegenstelling tot de klassieke levering van industriële restwarmte aan warmtenetten) bracht de vraag naar voren: Tot welke temperatuur kunnen we eigenlijk warmte uit een warmtenet leveren aan industriële afnemers? Nadat is vastgesteld dat 250°C haalbaar is, is gebleken dat warmtepompen in staat zijn om de volledige warmtevoorziening van een fabriek te vervangen. De casus die hierin een helder voorbeeld schetst, speelt zich af in Denemarken. De stoom die benodigd is voor het proces (10 bar, 183°C) wordt daar geleverd door drie parallel geschakelde 500kW warmtepompen die gebaseerd zijn op het strirling proces.
Dit heeft geleid tot het inzicht dat de toepasbaarheid van hoog temperatuur warmtepompen niet alleen veel groter is dan verwacht, de mogelijkheden groeien ook nog eens veel sneller dan ingeschat. Daarom geef ik graag de volgende twee tips mee wanneer de toepasbaarheid van industriële hoog temperatuur warmtepompen in het verschiet liggen:
Benieuwd naar de mogelijkheden voor uw bedrijf? Neem dan contact met mij op.
De energietransitie vraagt om realisme en slimme oplossingen. Waar elektrificatie niet toereikend is, biedt groen gas de uitkomst. Het is een essentiële schakel om de industrie, de gebouwde omgeving en mobiliteit te verduurzamen. Voor ondernemers en investeerders biedt de groeiende vraag naar groen gas projecten een interessante business case. Maar wat komt er kijken bij de ontwikkeling en exploitatie? Ekwadraat neemt u mee in de wereld van hernieuwbaar gas.
De vraag "wat is groen gas?" horen we vaak. Het is de duurzame variant van aardgas, geproduceerd uit organische reststromen. In tegenstelling tot fossiel gas, dat miljoenen jaren onder de grond heeft gezeten, is dit gas volledig hernieuwbaar.
Het proces begint vaak met biogas dat ontstaat door vergisting. Dit biogas wordt vervolgens gezuiverd en opgewaardeerd tot het dezelfde kwaliteit en eigenschappen heeft als aardgas. Hierdoor kan het direct worden ingevoed in het bestaande gasnetwerk. Groen gas is daarmee een directe vervanger voor aardgas, zonder dat er aanpassingen nodig zijn bij de eindgebruiker.
Een van de belangrijkste drijfveren voor de inzet van dit gas is de reductie van emissies. De groen gas co2 uitstoot is namelijk onderdeel van een korte koolstofcyclus. De CO2 die vrijkomt bij verbranding, is kort daarvoor door de biomassa (planten/organisch materiaal) opgenomen uit de atmosfeer.
Hierdoor voegt u – in tegenstelling tot bij aardgas – netto geen extra CO2 toe aan de atmosfeer. Kijken we naar de totale keten, dan is de groen gas co2-uitstoot (inclusief productie en transport) vele malen lager dan die van fossiele brandstoffen. Dit maakt het voor bedrijven een cruciaal instrument om hun CO2-footprint te verlagen en te voldoen aan ESG-doelstellingen.
De productie vindt plaats door het vergisten van biomassa. Een veelbelovende route voor de agrarische sector is groen gas uit mest. Door dagverse mest te vergisten op boerderijschaal of in coöperatief verband, wordt methaan dat anders uit de mest zou ontsnappen, nuttig ingezet als energiebron.
Naast mest worden ook andere reststromen gebruikt, zoals slib uit waterzuivering en resten uit de voedingsmiddelenindustrie. Ekwadraat adviseert initiatiefnemers over de juiste mix van grondstoffen om een zo hoog mogelijk rendement uit de installatie te halen.
De ambities zijn groot: in het Klimaatakkoord is vastgelegd dat de groen gasproductie Nederland moet groeien naar 2 miljard kubieke meter (m³) in 2030. Op dit moment is de productie nog lang niet op dat niveau. Dit gat tussen de huidige status en de doelstelling biedt enorme kansen voor nieuwe initiatieven en investeerders.
De overheid stimuleert deze opschaling. Niet alleen via de SDE++ subsidie, maar ook door de aanstaande bijmengverplichting voor energieleveranciers. Dit stuwt de vraag en de marktwaarde van uw productie.
Hoe bewijst u dat uw gas groen is? Omdat het gas fysiek mengt met aardgas in het leidingnet, werkt de markt administratief met groen gas certificaten, ook wel Garanties van Oorsprong (GvO’s) genoemd. VertiCer geeft deze certificaten uit per geproduceerde hoeveelheid. 1 GvO staat gelijk aan 1 MWh groen gas.
Deze certificaten vertegenwoordigen de duurzame waarde van het gas. Handel in deze certificaten kan, bovenop de gasprijs, een aanzienlijke inkomstenbron vormen voor producenten. Ekwadraat helpt u bij het navigeren van dit certificeringsproces en het optimaliseren van uw opbrengsten.
Wilt u investeren in groen gas of heeft u reststromen die u wilt verwaarden? De route van idee naar realisatie is complex en vraagt om expertise op het gebied van vergunningen, subsidies, techniek en contractering.
Ekwadraat is uw partner in dit traject. Wij rekenen uw business case door, verzorgen de engineering en begeleiden de bouw. Samen zorgen we ervoor dat uw project bijdraagt aan een fossielvrije toekomst én een gezond rendement oplevert.
Benieuwd naar de potentie van uw locatie? Neem contact op met de experts van Ekwadraat.
"Benieuwd naar de mogelijkheden? Ik zoek het graag uit!"
Sales- en accountmanager
