WARMTEPOMPEN  
Install Magazine 1002 – februari 2025

Warmtepompen in de industrie

Studienamiddag van Energik

Als de EU koolstofneutraal wil zijn in 2050, zullen er ook alternatieven moeten gevonden worden voor fossiele brandstoffen voor proceswarmte in de industrie. Hier zijn warmtepompen bijzonder interessant. De winst is namelijk dubbel: niet alleen kan men met warmtepompen de warmte decarboniseren, het is ook een goede manier om restwarmte te benutten. Zo wordt de efficiëntie van het hele proces verhoogd en zet men een stap naar een meer circulaire economie. Om de betrokken partijen in te lichten over de mogelijkheden van warmtepompen in de industrie, organiseerde Energik een studiedag, waar ruim honderd geïnteresseerden op af kwamen.

De cirkel sluiten

Energik is een neutrale organisatie met als doel om de industrie te ondersteunen in de energietransitie. De vereniging profileert zich als een forum om partners bij elkaar te brengen. Voor de warmtepomptechniek werd binnen Energik het koelplatform opgericht, met als drijvende kracht professor Steven Lecompte (UGent), gespecialiseerd in koeling en warmtepompen. Hij leidde de studiedag in en somde daarbij enkele argumenten op om zoveel mogelijk over te schakelen op warmtepompen voor proceswarmte.

Men moet duurzaamheid immers breder zien dan de CO₂-problematiek alleen. De klimaatverandering is natuurlijk een dringend probleem en een eerste gunstig effect van de overschakeling op warmtepompen is om die uitstoot te verlagen door elektrificatie. Vanuit een industrieel oogpunt is het nuttig gebruik van restwarmte een tweede sterk argument. De energiecrisis na de Russische inval in Oekraïne heeft aangetoond hoe kwetsbaar Europa is voor verstoringen in de leveringen van goedkope olie en gas. Door volop restwarmte te benutten, is er minder nood aan primaire energie en hoeven we dus niet zoveel fossiele brandstoffen te importeren. Dat verhoogt de bevoorradingszekerheid van onze industrie.

Warmtepompen kunnen ingezet worden in uiteenlopende sectoren, maar vooral de voedingssector is veelbelovend. De gevraagde temperaturen liggen binnen het werkingsbereik van gangbare warmtepompen, met maxima tussen 100 en 120°C. Bovendien is er ruimschoots restwarmte voorhanden, en er is doorgaans ook een koelvraag, kortom, de perfecte omstandigheden voor een warmtepomp.

Niet een-op-een vervangen

Zowel in de voorstellingen van de praktijkcases als in het afsluitende panelgesprek keerden enkele aandachtspunten terug. Zo vergt een overschakeling op een warmtepomp een grondige voorafgaande studie van het proces. Men kan niet zomaar een bestaande ketel een-op-een vervangen. Bij een ketel zijn er relatief weinig nadelen verbonden aan overdimensionering en hoge stookregimes. Het gevolg is dat vele huidige processen gemakshalve ontworpen zijn voor een afgiftesysteem op hoge temperaturen, ook al zijn die niet strikt nodig. Bij een warmtepomp ligt dat anders: men moet eerst een inventaris maken van welke temperaturen en drukken er werkelijk nodig zijn. Daaruit blijkt dikwijls dat in bestaande systemen slechts enkele specifieke processen echt hoge temperaturen vereisen, en dat vele andere kunnen toekomen met lagere regimes. Een overschakeling op een warmtepomp is dus tegelijk een oefening in meer efficiëntie.

Het betekent wel dat er meer aanpassingen nodig zijn dan bij een gewone ketelvervanging, wat een extra drempel vormt voor de uitbater. Een bijkomende hindernis is dat investeringen in meer energie-efficiëntie in concurrentie staan met investeringen in de uitbreiding of optimalisering van de kernactiviteit. Men moet dus een heldere business case met competitieve terugverdientijden kunnen voorstellen. Over de rol van overheidssteun was het besluit dat subsidies uiteraard altijd welkom zijn, maar dat ze op dit ogenblik niet volstaan om de industriebedrijven over de streep te trekken. De investering moet zelf zinvol zijn, met eventuele overheidssteun als kers op de taart. Gezien de elektriciteitsprijs cruciaal is voor de rendabiliteit van een warmtepompproject, kan men denken aan steunmechanismen die de volatiliteit van de markt compenseren.

Steun van Vlaanderen

Vanuit de Vlaamse overheid wordt de energietransitie ondersteund. Voor de industrie verloopt dat via het agentschap Vlaio, in de vorm van verschillende formules: Ecologiepremie+, Green of Strategische Ecologiesteun (STRES). Verder is er het Transitie Contract Klimaatsprong dat vooral de elektrificatie wil bevorderen door de extra kosten voor vermeden CO₂-uitstoot te compenseren. Wie dat allemaal complex vindt, hoeft zich geen zorgen te maken. Via de bedrijfsadviseurs of de vergroeningsscan staat Vlaio ondernemers bij om de juiste oplossing te vinden voor elke situatie.

Onderzoek en ontwikkeling

De wetenschap staat niet stil; er worden studies op vele vlakken uitgevoerd. Elias Vieren (doctorandus UGent) gaf een overzicht van wat er gaande is, met de nadruk op klassieke warmtepompen met compressiecyclus, omdat die het dichtst bij de huidige praktijk aansluiten. Een eerste onderzoeksgebied betreft de koudemiddelen. Het ziet ernaar uit dat we vooral in de richting van natuurlijke koudemiddelen evolueren, gezien ook HFO’s betrokken zijn in de PFAS-problematiek, zij het niet allemaal in dezelfde mate. Koolwaterstoffen zijn veelbelovend, maar vormen dan weer een brand- en explosierisico.

Een ander onderzoeksthema zijn compressoren om hogere afgiftetemperaturen te bereiken en zo het toepassingsgebied van warmtepompen te vergroten. De smeerolie is hier een beperkende factor. Deze moet immers bestand zijn tegen de hoge temperaturen in de compressor. Vandaar dat er onderzoek gedaan wordt naar olievrije compressoren.

Verder wordt de werking van warmtepompen in een bredere context bekeken, zoals de integratie in processen, combinaties met andere technieken en, niet te vergeten, de financiële aspecten. Ook de digitalisering speelt een rol, onder meer door een dynamische simulatie van processen. Hiermee kan men de sturing van de installatie optimaliseren en anomalieën vroegtijdig opsporen.

Er is dus een ruim potentieel voor toepassingen van warmtepompen in de industrie. We staan nog maar aan het begin van een hele evolutie.

Door Alex Baumans

www.energik.be

Enkele mogelijke configuraties van industriële warmtepompen. (bron: UGent)