Warmtepompen op waterstof: een innovatieve oplossing voor energie-efficiënte verwarming

Published by Redactie on september 24, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

In de huidige tijd waarin duurzaamheid en energie-efficiëntie centraal staan in de bouw- en renovatie-industrie, zoekt men naar alternatieve oplossingen om traditionele verwarmingssystemen te vervangen of aan te passen. Een van de meest opvallende innovaties op dit gebied is de ontwikkeling van warmtepompen op waterstof. Dit nieuw type warmtepomp biedt niet alleen een efficiëntere manier van verwarmen, maar ook de mogelijkheid om bestaande woningen te vergroenen zonder dat die volledig gerenoveerd hoeven te worden.

Het Twentse technologiebedrijf Cooll heeft in samenwerking met de Universiteit Twente en andere partners een warmtepomp ontwikkeld die op waterstof draait. Deze warmtepomp combineert elementen van een traditionele cv-ketel en een warmtepomp, maar met een technologie die geïnspireerd is op ruimtevaarttoepassingen. De technologie is reeds getest in een demonstratiewoning in Groningen en lijkt veelbelovend voor toekomstige toepassingen in de woningbouwsector.

In dit artikel bespreken we de werking van warmtepompen op waterstof, hun voordelen ten opzichte van traditionele verwarmingssystemen, de huidige staat van ontwikkeling en toepassing in de praktijk, en de rol die waterstof kan spelen in de transitie naar een duurzamere verwarmingssector. Het artikel is gebaseerd op recente technologische ontwikkelingen, testresultaten en analyses uit betrouwbare bronnen.

Wat is een warmtepomp op waterstof?

Een warmtepomp op waterstof is een verwarmingsapparaat dat geïnspireerd is op zowel warmtepompen als cv-ketels, maar met een unieke aanpak. In tegenstelling tot een traditionele elektrische warmtepomp, die elektriciteit gebruikt om warmte uit de buitenlucht te trekken, of een cv-ketel die aardgas verbrandt, gebruikt de waterstofwarmtepomp waterstof als brandstof om een compressor aan te drijven. Deze compressor verhoogt de druk en temperatuur van het refrigerant, waardoor warmte kan worden afgegeven aan het verwarmingscircuit in het huis.

Hoewel het gebruik van waterstof als brandstof niet nieuw is, is de toepassing van deze technologie in warmtepompen relatief recent. De techniek is ontwikkeld door Cooll, een spin-off van de Universiteit Twente, die reeds ervaring had met innovatieve koelsystemen voor de ruimtevaart. Deze expertise werd gebruikt om een efficiënter verwarmingsapparaat te ontwikkelen dat kan draaien op groene brandstoffen, zoals waterstof.

Werking van de waterstofwarmtepomp

De waterstofwarmtepomp werkt volgens een combinatie van adsorptie en compressie. In een standaard warmtepomp wordt de compressor aangedreven door elektriciteit. Bij de waterstofwarmtepomp vervangt een gascompressor de elektrische compressor. Deze gascompressor wordt aangedreven door het verbranden van waterstof, wat de druk en temperatuur van het refrigerant verhoogt. Hierdoor wordt er meer warmte afgegeven dan bij een traditionele cv-ketel of een elektrische warmtepomp.

Een belangrijk voordeel van deze technologie is dat ze niet alleen verwarming levert, maar ook het tapwater kan opwarmen. Hierdoor is er geen aparte cv-ketel nodig, wat de kosten en complexiteit van het systeem verlaagt. Daarnaast blijkt de waterstofwarmtepomp efficiënter te werken bij lage buitentemperaturen, wat een nadeel is van veel elektrische warmtepompen.

Verband met ruimtevaarttechnologie

De technologie achter de waterstofwarmtepomp heeft zijn oorsprong in de ruimtevaart. De Universiteit Twente had al eerder onderzoek gedaan naar koelsystemen voor satellieten, zoals de Einstein Telescoop. Deze systemen vereisten extreem efficiënte en betrouwbare technologieën, zonder gebruik van bewegende delen of sterk geluid. Deze kenmerken zijn ook toepasbaar in verwarmingsapparatuur voor woningen.

Het feit dat de waterstofwarmtepomp geen bewegende delen heeft en volledig binnen geïnstalleerd kan worden, maakt haar geschikt voor woningen waar het plaatsen van een buitenunit niet mogelijk is. Daarnaast is het systeem relatief stil in bedrijf, wat een aanzienlijk voordeel is boven veel traditionele verwarmingsapparaten.

Voordeel van warmtepompen op waterstof

1. Energie-efficiëntie

Een van de belangrijkste voordelen van de waterstofwarmtepomp is haar hoge energie-efficiëntie. Volgens de uitspraken van Johannes Burger, oprichter en technologie-directeur van Cooll, levert de waterstofwarmtepomp 30 tot 40 procent minder energie op de rekening dan traditionele verwarmingssystemen. Dit komt doordat de warmtepomp niet alleen warmte uit de brandstof haalt, maar ook uit de buitenlucht. Hierdoor is de opbrengst hoger dan 100 procent, wat in feite betekent dat meer warmte wordt afgegeven dan de hoeveelheid warmte die in de brandstof zit.

2. Mogelijkheid om bestaande woningen te vergroenen

Voor woningen die niet volledig gerenoveerd kunnen worden, zoals oude, slecht geïsoleerde woningen, is de waterstofwarmtepomp een interessante oplossing. Deze warmtepomp kan aangesloten worden op het bestaande gasnetwerk en vervangt zowel de cv-ketel als de warmtepomp. Hierdoor is het mogelijk om het verwarmingsstelsel van een woning te verbeteren zonder dat de isolatie volledig gerenoveerd hoeft te worden.

3. Vermindering van CO₂-uitstoot

Hoewel waterstof niet direct koolstofvrij is, kan het worden geproduceerd uit groene energiebronnen, zoals wind- of zonne-energie. Wanneer groene waterstof wordt gebruikt, is er sprake van een CO₂-neutrale verwarming. Dit maakt de waterstofwarmtepomp een interessante optie voor woningen die in de toekomst volledig op groene energie willen draaien.

4. Flexibiliteit in energiegebruik

Een ander voordeel van de waterstofwarmtepomp is haar flexibiliteit in energiegebruik. In combinatie met een hybride systeem kunnen zowel warmtepompen als waterstofketels worden gebruikt, afhankelijk van de omstandigheden. Bijvoorbeeld in de zomer kan de warmtepomp op elektriciteit draaien, terwijl in de winter, bij piekverbruik, waterstof gebruikt kan worden.

Testresultaten en praktijktoepassing

1. Testen in het HEAT House

De waterstofwarmtepomp van Cooll is reeds uitgebreid getest in het laboratorium van het bedrijf in Hengelo. Daarna is het apparaat geïnstalleerd in het HEAT House van EnTranCe (Energy Transition Research and Innovation Centre) in Groningen. Dit is een demonstratiewoning waar onderzoek wordt gedaan naar waterstoftoepassingen in de woningbouwsector.

In het HEAT House is de warmtepomp gedurende een maand lang succesvol op waterstof gedraaid. De testresultaten tonen aan dat de prestaties van de waterstofwarmtepomp vergelijkbaar zijn met die van de aardgasvariant. Dit is een belangrijk resultaat, omdat het aantoont dat de technologie niet alleen in theorie werkt, maar ook in de praktijk.

2. Samenwerking met partijen

De test van de waterstofwarmtepomp in het HEAT House is uitgevoerd in samenwerking met diverse partijen, waaronder RVO (Rijksdienst voor Wegverkeer), gashandelshuis Gasterra, en EnTranCe zelf. Deze samenwerking is essentieel geweest voor de ontwikkeling en het testen van de technologie. Het betreft namelijk een complexe technologie die niet alleen technisch kantje op moet zijn, maar ook veilig en duurzaam moet functioneren in de praktijk.

3. Onderzoek naar technische uitdagingen

Hoewel de testresultaten positief zijn, zijn er ook technische uitdagingen die nog moeten worden opgelost. Zo moet het branderoppervlak aangepast worden om het verbranden van waterstof efficiënter te maken. Waterstof heeft namelijk een andere verbrandingstemperatuur en branderdek dan aardgas. Hierdoor moet het branderontwerp aangepast worden om optimale prestaties te garanderen.

Daarnaast is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de warmtepomp veilig kan draaien in een woning. Het verbranden van waterstof kan bijvoorbeeld leiden tot hogere temperaturen, wat invloed heeft op de constructie van het apparaat en de isolatie van het huis. Deze technische aspecten zijn onderwerp van verdere onderzoek en ontwikkeling.

Marktintroductie en toekomstige ontwikkelingen

1. Marktintroductie van de aardgaswarmtepomp

Hoewel Cooll zich richt op de ontwikkeling van warmtepompen op waterstof, is het bedrijf ook actief in de marktintroductie van warmtepompen op aardgas. Deze warmtepompen zijn bedoeld om traditionele cv-ketels te vervangen en te concurreren op de markt. Het is een strategische keuze om eerst op aardgas te werken, omdat het makkelijker is om deze warmtepompen in te zetten in de huidige infrastructuur.

2. Nieuwe gasmarkt

Een van de doelen van de waterstofwarmtepomp is om het bestaande gasnetwerk te kunnen gebruiken voor groene gassen in de toekomst. Hoewel er op korte termijn mogelijk geen genoeg groene waterstof beschikbaar is om alle woningen te verwarmen, kan de huidige warmtepomp efficiënter brandstoffen gebruiken. Dit is belangrijk, omdat groene brandstoffen zoals waterstof, biogas en synthetisch gas schaars zullen zijn.

Bij Cooll zien ze de waterstofwarmtepomp als een tussentijdse oplossing die helpt bij het verminderen van het aardgasverbruik. Op langere termijn kan het gasnetwerk gebruikt worden voor groene gassen, waardoor de transitie naar een duurzamere verwarmingssector versneld kan worden.

3. Overgang naar waterstof

De overgang van aardgas naar waterstof is echter geen kleine stap. Het vereist aanzienlijke investeringen in infrastructuur, zoals het aanpassen van leidingen en het opslaan van waterstof. Bovendien is het niet mogelijk om deze overgang binnen enkele jaren te realiseren. Het is een proces dat maanden, misschien wel jaren, in beslag zal nemen.

Toch zien experts zoals Van Wijk van Alles Verduurzamen de overgang naar waterstof als een noodzakelijke stap in de klimaatstrategie van Nederland. Volgens hem is waterstof niet alleen een duurzamere oplossing, maar ook een goedkoper alternatief voor elektrische warmte. Aangezien elektrische warmtepompen vaak afhankelijk zijn van een uitgebreid kabelnet, is het voor een hele wijk aan warmtepompen nodig om dit netwerk te versterken. Bij waterstof is dat niet nodig, omdat het via het bestaande aardgasnetwerk kan worden geleverd.

4. Rol van fabrikanten en de overheid

Fabrikanten zoals Remeha en Nefit-Bosch zijn actief betrokken bij de ontwikkeling van CV-ketels en warmtepompen die op waterstof kunnen draaien. Deze modellen zijn echter nog in de testfase en zijn voorlopig alleen beschikbaar voor pilots. Het is een indicatie van de groeiende belangstelling voor waterstof als verwarmingsbron, maar ook van de uitdagingen die nog moeten worden overwonnen.

Daarnaast is het belangrijk dat de overheid en het bedrijfsleven samenwerken om waterstof een prominente rol te geven in het klimaatakkoord. Hoewel waterstof momenteel nog niet in alle discussies over klimaatveranderingen meegenomen wordt, is het een technologie die snel ontwikkelt. Het is essentieel om ervoor te zorgen dat waterstof op een verantwoorde en efficiënte manier wordt ingezet.

De rol van groene waterstof in de toekomstige verwarming

1. Productie van groene waterstof

Een essentieel aspect van de overgang naar waterstof als verwarmingsbron is de productie van groene waterstof. Groene waterstof wordt gemaakt door water te splitsen in waterstof en zuurstof via elektrolyse, waarbij de elektriciteit komt uit duurzame bronnen zoals wind- of zonne-energie. In Nederland is er al sprake van investeringen in windparken op zee, die een belangrijke rol kunnen spelen in de productie van groene waterstof.

Niet alleen windparken kunnen een bijdrage leveren, ook andere landen kunnen groene waterstof exporteren naar Nederland. Volgens Van Wijk is Nederland te klein om volledig op eigen energie te vertrouwen, en is het daarom noodzakelijk om ook groene waterstof uit het buitenland te importeren.

2. Toekomstige scenario’s

Op lange termijn kan het gasnetwerk volledig worden omgebouwd naar groene gassen, waaronder waterstof. In dat scenario zouden woningen hun verwarmingssystemen niet hoeven te vervangen, maar gewoon over te schakelen op groene gassen. Dit zou niet alleen het CO₂-gehalte van de verwarmingssector verlagen, maar ook de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen.

De waterstofwarmtepomp speelt een belangrijke rol in deze transitie. Aangezien deze warmtepomp efficiënter werkt dan een traditionele cv-ketel, is het een tussentijdse oplossing die het aardgasverbruik kan verlagen. Op langere termijn kan het gasnetwerk worden gebruikt voor groene gassen, waardoor woningen volledig duurzaam verwarmd kunnen worden.

Uitdagingen en kritiek

1. Kritiek op waterstof als verwarmingsbron

Hoewel waterstof als een veelbelovende technologie wordt gezien, zijn er ook critici die argwanend zijn. Volgens sommigen is er op korte termijn geen genoeg groene waterstof beschikbaar om alle woningen te verwarmen. Bovendien is de productie en opslag van waterstof technisch en economisch nog niet volledig uitgewerkt.

Daarnaast zijn er ook vragen omtrent de veiligheid van het verbranden van waterstof in woningen. Hoewel de technologie in het lab succesvol is getest, is het nog niet duidelijk hoe deze op lange termijn zal presteren in de praktijk. De branderontwikkeling en het verbrandingsproces moeten aangepast worden om te zorgen voor een veilige en efficiënte werking.

2. Infrastructuur en kosten

Een van de grootste uitdagingen bij de overgang naar waterstof is de infrastructuur. Hoewel het aardgasnetwerk in Nederland al bestaat, moet dit netwerk aangepast worden om waterstof veilig en efficiënt te kunnen transporteren. Dit vereist aanzienlijke investeringen in leidingen, opslagfaciliteiten en distributienetwerken.

Daarnaast zijn de kosten van de waterstofwarmtepomp op dit moment nog relatief hoog. Aangezien het een innovatieve technologie is, is de productie nog niet volledig op schaal. Pas op langere termijn, wanneer de productie groter wordt en de technologie verder ontwikkeld is, kan men rekenen op een daling van de kosten.

Conclusie

De ontwikkeling van warmtepompen op waterstof biedt een veelbelovende toekomst voor de verwarmingssector. Deze technologie combineert de voordelen van een warmtepomp en een cv-ketel, maar met een hogere efficiëntie en de mogelijkheid om groene brandstoffen te gebruiken. De waterstofwarmtepomp is reeds succesvol getest in een demonstratiewoning en heeft bewezen dat ze een schakel kan zijn in de overgang van aardgas naar groene gassen.

Hoewel er nog uitdagingen zijn, zoals technische kwesties, infrastructuur en kosten, is de waterstofwarmtepomp een interessante optie voor woningen die in de toekomst duurzaam verwarmd willen worden. Het is bovendien een oplossing die bestaande woningen kan vergroenen zonder dat die volledig gerenoveerd hoeven te worden.

In de komende jaren zullen de testresultaten en de technische ontwikkelingen van de waterstofwarmtepomp belangrijk zijn om te bepalen of deze technologie op grotere schaal ingezet kan worden. Het is een stap in de richting van een duurzamere en energie-efficiëntere woningbouwsector.

Bronnen

waterstof