WARMTEPOMPEN
Install Magazine 974 – februari 2021
Warmtepompen voor industriële toepassingen
De cirkel sluiten
Als we willen overschakelen naar een koolstofneutrale economie, moeten we meer circulair gaan denken: afval moet tot grondstof worden. Op het vlak van industriële warmte zijn er heel wat kansen. Bij industriële processen komt er namelijk veel warmte vrij, die nu grotendeels verloren gaat. Door die warmte op te vangen en door middel van een warmtepomp weer op het uitgangsniveau te brengen, kan men de thermische cyclus sluiten. Afvalwarmte wordt dan weer tot proceswarmte, met een minimum aan energietoevoer. In een webinar van de Nederlandse TNO gaven diverse experts hun blik op de kwestie. Het webinar kwam er naar aanleiding van een witboek van TNO over de kwestie: Strengthening Industrial Heat Pump Innovation. Decarbonising Industrial Heat.
Potentieel van afvalwarmte
Het potentieel van groene warmte in de industrie is aanzienlijk: twee derde van het energieverbruik gaat naar proceswarmte. Nu gaat die warmte voornamelijk verloren in de atmosfeer. Het typische verloop is dat er warmte aan hoge temperaturen wordt geproduceerd, soms veel hoger dan nodig. Die warmte wordt dan ingezet in een proces, daardoor verlaagt de temperatuur tot onder het niveau dat nodig is voor het proces. Daarna verdwijnt de warmte doorgaans via de schoorsteen of de ventilatie, ook al is de temperatuur nog hoog genoeg om voor andere toepassingen te worden ingezet. Al we die warmte zouden opvangen en weer in het systeem brengen via een warmtepomp, kunnen we de energiebalans sterk verbeteren. Op die manier wordt de cirkel misschien niet volledig gesloten, er is immers nog altijd aandrijfenergie voor de warmtepomp nodig, maar we hebben toch al een belangrijke stap gezet naar meer circulariteit. Als die aandrijfenergie dan ook nog eens uit groene stroom bestaat, hebben we de CO2-uitstoot van de industrie sterk verlaagd.
Drempels en uitdagingen
Een eerste drempel is het financiële aspect. De terugverdientijden voor warmtepompen hangen samen met de prijsverhouding tussen fossiele brandstoffen en elektriciteit, en met het bestaan van eventuele subsidies, uitstootnormen, CO2-taksen enzovoort. Op dat vlak ziet het er voor de industrie – net als voor gebouwen – niet al te gunstig uit. Hier moet het beleid de juiste randvoorwaarden creëren.
Een tweede probleem is technisch. Voor temperaturen tot 100°C zijn er al tal van oplossingen voorhanden, voor hogere temperaturen zit men nog grotendeels in de fase van pilootprojecten en experimentele opstellingen. Hier is nog meer onderzoek nodig om tot marktrijpe systemen te komen.
Een derde factor is dat onbekend onbemind maakt. In de industrie zelf is men meestal gefocust op de eigenschappen van het proces zelf, en niet op warmtepomptechniek. Omgekeerd is men in de warmtepompsector niet altijd even goed op de hoogte van de specifieke omstandigheden en noden van een industriële omgeving. Meer kennisuitwisseling is dus nodig.
De weg vooruit
TNO pleit er dan ook voor dat warmtepompen tot een standaardtechniek moeten worden in toepassingen tot 100°C. Ze kunnen tevens een sleutelrol spelen in het decarboniseren van toepassingen tot 200°C, hoewel er hier nog meer onderzoek nodig is. Er moet in elk geval een aangepast regelgevend kader komen, zodat warmtepompen niet in het nadeel zijn tegenover fossiele brandstoffen. Verder moeten innovatie en kennisuitwisseling ondersteund worden. Op de korte termijn heeft de voedingssector de beste kansen om warmtepompen te integreren. De meeste processen hebben hier relatief lage temperaturen. Bovendien heeft de sector al veel ervaring met warmtepomptechniek, vanuit de diverse koeltoepassingen die er gangbaar zijn. Zo kan dan de basis worden gelegd om warmtepompen breder in te zetten in andere sectoren.
Door Alex Baumans
https://www.tno.nl/en/about-tno/events/2020/webinar-heat-pumps-for-decarbonising-the-industry/
