Warmtepompen in de industrie: Slimme oplossingen voor energiebesparing en CO₂-reductie

Inleiding

De opwarming van de aarde en de toegenomen aandacht voor duurzaamheid hebben geleid tot een sterke focus op technologieën die CO₂-uitstoot kunnen verminderen. In de industrie speelt de warmtepomp een steeds belangrijkere rol in dit verduurzamingsproces. Deze technologie maakt het mogelijk om restwarmte uit productieprocessen op te nemen en te gebruiken, waardoor energiebesparing en emissiereductie concreet worden.

In dit artikel geven we een overzicht van industriële warmtepompen, hun toepassingen, technische mogelijkheden en de voordelen die ze bieden. We laten zien hoe bedrijven als Vreugdenhill, Waterman Onions en Deltamilk deze technologie succesvol inzetten om hun energieverbruik te verlagen en hun productieprocessen duurzamer te maken. Daarnaast bespreken we de belangrijkste aandachtspunten bij het kiezen van de juiste warmtepomp, met nadruk op technische haalbaarheid, energieanalyse en investeringsbeslissingen. Het artikel sluit af met een overzicht van de kostenefficiëntie en de impact op het milieu.

Wat zijn industriële warmtepompen?

Industriële warmtepompen zijn technologieën die restwarmte uit productieprocessen of externe bronnen zoals geothermie of warmtenetten gebruiken om energie op te wekken of warmte te genereren. Ze werken door lage-temperatuurwarmte op te tillen tot een hoger temperatuurniveau, waardoor deze kan worden gebruikt voor verder procesgebruik of warmteafgifte.

Er zijn verschillende types industriële warmtepompen:

• Compressiewarmtepompen: Gebruiken elektriciteit om warmte op te tillen tot een hoger niveau. Ze zijn beschikbaar tot temperaturen net onder de 100°C. Voor hogere temperaturen is bijvoorbeeld damprecompressie of thermo-akoestische technologie nodig.
• Chemische warmtepompen: Werken met reversibele chemische of fysische reacties en vereisen weinig elektriciteit. Ze kunnen temperaturen boven de 200°C bereiken, maar bevinden zich vaak in de demonstratiefase.
• Damprecompressie: Een bewezen technologie die breed toepasbaar is in een groot temperatuurbereik en vermogen.

Deze technologieën zijn bedoeld voor industrieel gebruik en kunnen worden afgestemd op specifieke procesbehoeften, zoals het verwarmen van melk, het drogen van producten of het verhitten van water. Ze bieden daarmee een efficiënte manier om aardgasgebruik te verminderen of volledig te elimineren.

Praktijkvoorbeelden van industriële warmtepompen

Vreugdenhill: Minder gasgebruik bij pasteurisatie

Vreugdenhill is een bedrijf dat melk verwerkt tot poeders, een proces dat intensief energiegebruik vereist. Voordat ze een warmtepomp instapten, gebruikten ze een gasgestookte stoomketel voor het pasteuriseren van melk. Hierdoor was er een hoog gasverbruik, wat niet alleen duur was, maar ook een aanzienlijke CO₂-uitstoot met zich meebracht.

Door het inzetten van een warmtepomp is het bedrijf in staat geweest om het gasverbruik te verminderen. De warmtepomp zorgt voor de warmte die nodig is voor het pasteurisatieproces, waardoor het gebruik van stoomketels niet langer nodig is. Volgens Vreugdenhill is het project met een investering van ongeveer 1,5 miljoen euro gestart. Deze investering omvatte niet alleen de aankoop van de warmtepomp, maar ook de installatie van kabels, leidingwerk en warmtewisselaars, die allemaal essentieel zijn voor het functioneren van het systeem.

Hoewel de opstartkosten hoog zijn, levert de warmtepomp op de lange termijn aanzienlijke besparingen op. Ook speelt het bij in de duurzaamheidsambities van het bedrijf.

Waterman Onions: 90% minder gasverbruik in droogcel

Waterman Onions is actief in de uienverwerking en exporteert jaarlijks ongeveer 150.000 ton uien. In hun droogcel wordt lucht gebruikt om uien te behandelen en te drogen, iets dat normaal gesproken met aardgas gebeurt. Het bedrijf gebruikte hiervoor eerder open heaters die direct op aardgas draaiden. Dit resulteerde in een gasverbruik van ongeveer 300.000 tot 400.000 kuub per jaar.

Door het inzetten van een warmtepomp is het gasverbruik met bijna 90% gereduceerd. De warmtepomp zorgt nu voor de benodigde warmte in de droogcel, waardoor het gebruik van aardgas is afgekoppeld. Daarbij is er wel een toegenomen elektriciteitsverbruik geregistreerd. Om dit te compenseren, is er een peak-shavingstrategie ingevoerd. Een meetapparaat in het trafohuis zorgt ervoor dat het stroomverbruik wordt gereduceerd op momenten dat het te hoog is, waardoor er energiebesparing wordt behaald op een slimme manier.

Deltamilk: Recirculatie van warmte in productieproces

Deltamilk is een middelgrote kaasmakerij die vooral werkt voor de huismerken van Nederlandse supermarkten. Het productieproces omvat het opwarmen en afkoelen van melk, het verhitten van wei en het afkoelen van kaas. Deze processen vereisen veel energie, die vroeger met een gasgestookte stoomketel werd geleverd.

Door het inzetten van een warmtepomp is het bedrijf in staat geweest om de warmte te recirculeren. De warmtepomp koppelt koude en warme processen met elkaar, waardoor de energieefficiëntie aanzienlijk is toegenomen. In tegenstelling tot vroeger, is het nu mogelijk om warmte te hergebruiken in plaats van het weg te gooien. Dit heeft geleid tot een efficiënter energiegebruik en een vermindering van emissies.

Hoe kiest u de juiste warmtepomp?

Het kiezen van de juiste warmtepomp voor een industrieel proces is een complexe aangelegenheid. Het vereist een grondige analyse van het huidige warmtegebruik en de mogelijke toepassingen van warmtepompinstallaties. Hier zijn enkele richtlijnen:

1. Energieanalyse en procesinventarisatie

Voordat u een warmtepomp aanschaft, is het essentieel om het warmtegebruik in uw bedrijf goed in kaart te brengen. Dit betekent het verzamelen van data over:

• Temperatuurniveaus van de warmtebronnen en -verbruikers
• Vermogensbehoeften en bedrijfstijden
• Toekomstige ontwikkelingen in het productieproces

Door deze informatie te verzamelen, kunt u bepalen welke processen het meest geschikt zijn voor warmtehergebruik via een warmtepomp.

2. Technische haalbaarheid en veiligheid

Niet alle processen zijn geschikt voor het inzetten van een warmtepomp. Het is belangrijk om te bepalen of de huidige installatie en infrastructuur toegankelijk zijn voor warmtehergebruik. Ook moet rekening worden gehouden met veiligheid, zoals de mogelijkheid van thermische schokken of het risico op corrosie in warmtewisselaars.

3. Investering, onderhoud en energiebesparing

Het kiezen van een warmtepomp is een investering die zich op de lange termijn moet terugverdienen. Hierbij moet rekening worden gehouden met:

• De initiële investering in de warmtepomp en aanverwante infrastructuur
• De kosten voor onderhoud en eventuele upgrades
• De verwachte energiebesparing en CO₂-reductie

Het is aan te raden om deze factoren te wegen tegenover de impact op productkwaliteit, bedrijfszekerheid en klanttevredenheid.

4. Milieuimpact en duurzaamheid

Een van de belangrijkste voordelen van warmtepompen is de mogelijkheid om CO₂-uitstoot te verminderen. Door het hergebruik van restwarmte wordt het gebruik van fossiele brandstoffen verlaagd of volledig verdrongen. Daarnaast draagt het elektrificatie van de warmteproductie bij aan een verduurzamingsstrategie, mits de elektriciteit afkomstig is van duurzame bronnen.

Technische opties voor industriële warmtepompen

De keuze voor een warmtepomp hangt af van de vereisten van het productieproces en de beschikbare warmtebronnen. Hieronder geven we een overzicht van de meest gebruikte typen:

De keuze van het juiste type hangt af van de temperatuur die nodig is voor het proces. Voor processen die hoge temperaturen vereisen, zijn chemische of damprecompressie-pompen meestal beter geschikt. Voor lagere temperaturen zijn compressiewarmtepompen vaak de meest efficiënte optie.

Investeren in een warmtepomp: Aanvullende aandachtspunten

Wanneer een bedrijf overweegt om een warmtepomp aan te schaffen, zijn er enkele aanvullende factoren die moeten worden meegenomen in het beslissingsproces:

1. Invloed op bestaande processen

Het is belangrijk om na te gaan of processen in het bedrijf aangepast kunnen worden om lager temperatuurniveau te gebruiken. Dit kan het efficiëntievoordeel van warmtepompen verder vergroten.

2. Elektriciteitsverbruik

Hoewel warmtepompen fossiele brandstoffen kunnen verdringen, leiden ze vaak tot een toename van elektriciteitsverbruik. Dit moet worden meegewogen, zeker als de elektriciteit niet volledig afkomstig is van duurzame bronnen. Slimme strategieën zoals peak shaving of het gebruik van opslag kunnen hierbij helpen.

Conclusie

Industriële warmtepompen bieden een aantrekkelijke oplossing voor bedrijven die willen verduurzamen en hun energiekosten verlagen. Ze maken het mogelijk om restwarmte te hergebruiken en zo fossiele brandstoffen te verdringen, wat leidt tot aanzienlijke CO₂-reducties. In praktijkvoorbeelden zoals die van Vreugdenhill, Waterman Onions en Deltamilk is te zien dat warmtepompen niet alleen milieubelastend zijn, maar ook economisch haalbaar kunnen zijn.

De keuze van de juiste warmtepomp vereist een grondige energieanalyse en een zorgvuldige evaluatie van technische haalbaarheid, investeringen en milieuimpact. Voor bedrijven die willen investeren in een warmtepomp is het aan te raden om dit te doen in overleg met ervaren installateurs en experts in warmteopwekking.

Bronnen

1. Industriële warmtepompen - RVO
2. Trustoo.nl - Warmtepomp installateurs