Februari 2010
Veel potentie voor gasgestookte warmtepomp van eigen bodem
Vergelijk van het verbruik van primaire brandstoffen tussen de twee verschillende typen warmtepomp.
Opdrachtgevers in zowel de nieuwbouw- als de renovatiemarkt kunnen sinds eind vorig jaar beschikken over een gasgestookte warmtepomp die geheel in Nederland werd ontwikkeld en gebouwd. Dit nieuwe toestel, de Reduses, is voorlopig alleen verkrijgbaar als compleet systeem, inclusief bronnen en regeltechniek. Zodra een aantal systemen probleemloos in de markt is gezet, zal de Reduses ook als losstaand toestel te koop zijn. Er wordt nog gewerkt aan een versie waarbij de generator naast warmte en koude ook elektriciteit kan opwekken.
De Reduses, de eerste gasgestookte warmtepomp van eigen bodem en verkrijgbaar in de capaciteiten 200, 300 en 400 kW, is ontwikkeld door het ingenieurs- en adviesbureau Installect. Nadat dit bureau de eerste ideeën op papier had gezet, heeft het partners gezocht voor de realisatie van het product en het totale systeem. De besturing en regeltechniek zijn bedacht door Quintess en VDL Steelweld heeft de bouw en assemblage van het toestel verzorgd. Installect Advies neemt de advisering en inpassing van het systeem voor zijn rekening en GeoComfort verzorgt het bronsysteem. Het bedrijf Insted is erbij betrokken om na oplevering de instandhouding, het onderhoud en de service aan het systeem uit te voeren.
Alternatief voor elektrische warmtepomp
Gerrit Kamphuis, samen met zijn compagnon Henk Broekhuizen eigenaar van Installect en ontwikkelaar van de Reduses, ziet enorm veel potentie. ‘Wij begonnen met de ontwikkeling, omdat we het huidige aanbod van elektrische warmtepompen niet geschikt vonden voor diverse praktijktoepassingen die wij op ons bordje kregen. Wij hanteren het uitgangspunt dat je, bij toepassing van een warmtepomp, voor een energiebalans moet zorgen. In een kantoor, waar de koelvraag erg groot is, is dat met een elektrische warmtepomp over het algemeen goed mogelijk. Maar er zijn veel soorten gebouwen waar meer warmte nodig is. Denk maar eens aan zorggebouwen, sportcomplexen of hotels. Bovendien is daar ook veel warmte van 70 °C nodig. En dat zijn precies de situaties waarin een elektrische warmtepomp niet goed tot zijn recht komt.’
In de praktijk kwamen Kamphuis en Broekhuizen al projecten tegen waar een wkk-installatie wordt gecombineerd met een warmtepomp om de hierboven geschetste problemen op te lossen. Kamphuis besloot al snel dat een gasmotorgedreven warmtepomp in combinatie met warmte- en koudeopslag voor deze situaties de beste oplossing zou zijn. ‘Eerst hebben we de gasgestookte producten die op de markt verkrijgbaar zijn onderzocht, voornamelijk Japanse toestellen. Maar die zijn niet ontwikkeld voor de toepassingen die wij voor ogen hebben en ook niet voor het klimaat in ons land. Veel van deze toestellen zijn primair ontwikkeld als koelmachine. Met wat slimmigheidjes kun je er ook mee verwarmen, maar het is niet ideaal. Bovendien worden deze toestellen bijna altijd toegepast in klimaatzones waar het vrijwel nooit vriest. Wij hebben wel geprobeerd deze buitenlandse toestellen zelf aan onze wensen aan te passen, maar daarbij kregen we tegenwerking van de fabrikanten. Er volgde zelfs het dreigement dat we zouden worden aangeklaagd als we de markt ermee op zouden gaan. Tja, zo hebben ze dus een concurrent gecreëerd’, vertelt Kamphuis met een lach op zijn gezicht.
Schematische voorstelling van een gasmotorgedreven warmtepomp in combinatie met een monobron.
Temperaturen van 80 °C
Eind 2008 was het concept voor de Reduses gereed en is octrooi aangevraagd. In 2009 zijn de eerste toestellen gebouwd en sinds de herfst draait een testprogramma bij de fabriek van VDL Steelweld in Breda. Het systeem verwarmt daar succesvol enkele productiehallen. In de achterliggende maanden is Installect het systeem ook bij zijn opdrachtgevers gaan aanbieden. Inmiddels is het toestel in het bestek van zo’n twaalf projecten opgenomen. ‘Voor de zomer zullen we de eerste systemen in bedrijf nemen, daar ben ik vrij zeker van.’
Ruben Meijer, die zich intensief met de verkoop van het nieuwe systeem bezighoudt, is evenals Kamphuis overtuigd van de enorme potentie. ‘Een belangrijke voorwaarde voor een rendabel systeem dat is gebaseerd op de gasgestookte warmtepomp, is een aanzienlijke warmtevraag’, legt hij uit. ‘Tegelijk zoeken we de projecten ook uit op tapwatergebruik. Het kenmerk van de gasgestookte warmtepomp is namelijk dat een kwart van zijn warmte-output een temperatuur van circa 80 °C heeft. Dat is de restwarmte, afkomstig van de gasmotor. In vergelijking met een elektrische warmtepomp heb je dus een kwart minder warmte uit de bodem nodig. Als – bijvoorbeeld in een zorginstelling – de koelingsbehoefte ten opzichte van de verwarmingsbehoefte niet zo heel groot is, kun je er toch voor zorgen dat de balans in de bodem tussen de warmte en de koude die je onttrekt, in orde blijft. Juist omdat je de hoogwaardige restwarmte van de gasmotor nuttig gebruikt. Bovendien hoef je tapwater met deze warmtepomp niet na te verwarmen. En zeker in een verzorgingshuis, maar ook in een sportcomplex of hotel, is veel tapwater nodig.’
Traploos toerengeregeld
Een ander groot voordeel van deze gasgestookte warmtepomp is volgens Kamphuis het feit dat hij traploos toerengeregeld functioneert. Een toerengeregelde of invertergestuurde, grote elektrische warmtepomp is praktisch niet beschikbaar of veel te duur voor de meeste projecten, terwijl de Reduses permanent moduleert en daardoor het merendeel van de draaiuren werkt met een nog beter rendement. ‘Omdat het toestel, zoals gezegd, hoge en lage cv-temperaturen levert en in de zomer kan koelen, ontstaat een zeer hoog rendement. Bij vollast, zo blijkt uit onze testen, heeft dit toestel een PER (de verhouding duurzame energie op een deel primaire energie) van ongeveer 2,3 waar een elektrische warmtepomp maximaal 1,6 haalt. En als het toestel op deellast draait, komt het zelfs uit op een PER van 3 uit’, zegt Kamphuis.
De gasgestookte warmtepomp levert een basiscapaciteit die in circa tachtig tot negentig procent van het jaar voldoende is. Kamphuis zegt voor piekvermogens op een zeer kosteneffectieve wijze een cv-ketel te kunnen ophangen. ‘Dit is kosteneffectief omdat er toch al een gasaansluiting aanwezig is in de technische ruimte. Bij een elektrische warmtepomp is dit vaak niet het geval en moet je dus, speciaal voor de piekketel, een gasaansluiting en -infrastructuur aanleggen.’
Goede gasinfrastructuur
Meijer en Kamphuis merken dat er meer redenen zijn waarom de animo voor de gasgestookte warmtepomp groot is. Zo blijkt het in veel situaties om praktische redenen niet eenvoudig een elektrische warmtepomp te installeren.‘Op veel plaatsen levert de verzwaarde aansluiting, die voor een elektrische warmtepomp vrijwel altijd noodzakelijk is, problemen op. In Amsterdam kun je het bijna helemaal vergeten, of je wordt twee jaar op een wachtlijst geplaatst. Kort gezegd komt het erop neer dat het elektriciteitsnet in ons land steeds zwaarder wordt belast en dat de capaciteitsgrens in veel situaties is bereikt. Het gasnet komt daarentegen ruimer in zijn jasje te zitten’, vertelt Meijer.
Kamphuis vult aan: ‘Nederland is een gasland bij uitstek. We hebben een zeer goede gasinfrastructuur. In de bestaande bouw plaatsen we steeds zuiniger toestellen. Dus het verbruik van gas en daarmee de benutting van het gasnet neemt af. Alleen al om die reden is het merkwaardig dat er weinig gasmotorgedreven warmtepompen in combinatie met warmte- en koude-opslag zijn toegepast.’
Combinatie met monobron
In de samenwerking met GeoComfort kiest Installect op dit moment voor een combinatie van de Reduses met de gepatenteerde monobron van GeoComfort. Hoewel er nog geen praktijkprojecten zijn gerealiseerd, hebben de ontwikkelaars – met alle data die momenteel beschikbaar zijn – berekend dat de terugverdientijd van het systeem tussen de drie en acht jaar ligt.‘Bovendien kan de inpassing van deze techniek als gebiedsmaatregel (EPL) een hogere CO2-reductie geven bij collectieve verwarmingssystemen dan bij de gebruikelijke collectieve verwarmingssystemen met elektrische warmtepompen of wkk-installaties. Dit is een toenemend belang omdat de overheid, juist in gebieden, de energiebesparingslat steeds hoger legt’, denkt Kamphuis.
Daarnaast liggen er volgens hem, behalve in nieuwbouw, ook goede kansen in de bestaande bouw. ‘Op elke plek waar nu een of meer grote cv-ketels staan of een wkk-installatie is geplaatst, kunnen we deze toestellen een op een vervangen door onze warmtepomp. De ‘voetafdruk’ van de gasgestookte warmtepomp is daar ook op gebaseerd’, zegt Meijer.
Leveren elektriciteit
Kamphuis kijkt inmiddels alweer wat verder. ‘Naast de energiestromen die dit toestel nu kan leveren – cv-water van 80 °C, tapwater van 70 °C, cv-water van 50 °C en gekoeld water van 5 °C – willen we ook elektriciteit gaan leveren. Daarvoor werken we aan een ‘trigeneratie’, oftewel een toestel waarbij op de momenten dat warmte even geen prioriteit heeft, met een generator ook elektriciteit wordt opgewekt. Het concept is al helemaal uitgedacht. We gaan hiervoor een generator uit de windenergie gebruiken, zodat we zelfs met variabele toeren van de motor een vaste stroomoutput kunnen leveren. Dat is iets wat maar weinig wkk’s kunnen. We verwachten later dit jaar het prototype te bouwen. Tevens zullen we onze gasgestookte warmtepomp geschikt maken voor alternatieve gassen, zoals biogas uit vergistingsprocessen of andere procesgassen. Dit alles maakt dat wij hoge verwachtingen koesteren en we al over twee tot drie jaar ruimte zien voor een afzet van twee- tot driehonderd van deze systemen per jaar.
Telst: Rob van Mil