Combinatie van warmtepomp, WKO en ketel: duurzame verwarming op maat

Inleiding

In de huidige context van klimaatverandering en duurzame energievoorziening staat de transitie naar energiezuinigere en CO₂-vrije verwarmingssystemen centraal in de bouw- en renovatiebranche. Een van de meest veelbelovende oplossingen is de combinatie van een warmtepomp, warmte-koude-opslag (WKO) en eventueel een ketel. Deze combinatie biedt mogelijke oplossingen voor zowel het verwarmen als het koelen van panden, terwijl gebruik wordt gemaakt van duurzame energiebronnen en efficiënter energiegebruik.

Deze artikelen richten zich vooral op de technische aspecten, financiële evaluatie en praktische aandachtspunten bij de toepassing van een geïntegreerd systeem van warmtepomp, WKO en ketel. De informatie is opgebouwd aan de hand van concrete voorbeelden uit de branche, zoals beschreven in de beschikbare bronnen, en richt zich zowel op woningeigenaren, bouwprofessionals als particulieren die overwegen om hun verwarmingssysteem aan te passen.

Wat is een warmtepomp?

Een warmtepomp is een technologische oplossing die warmte uit een lage temperatuurbron (zoals lucht, grond of water) onttrekt en deze omhoog pompt tot een temperatuur die geschikt is voor verwarming. Er zijn verschillende typen warmtepompen, zoals lucht/water, grond/water en water/water. In dit artikel wordt vooral aandacht besteed aan de water/water warmtepomp, die vaak wordt gebruikt in combinatie met een WKO-systeem.

De water/water warmtepomp werkt met een open systeem, waarbij grondwater of oppervlaktewater als bron fungeert. Het water wordt door een warmtewisselaar geleid, waarbij de warmte wordt onttrokken en verder wordt getransporteerd naar een binnensysteem dat de ruimte verwarmt of koelt. Dit type warmtepomp is efficiënt, heeft geen buitenunit nodig en is ideaal voor gebouwen met een hoge warmtevraag, zoals zorgpanden, woningbouwprojecten of industriële gebouwen.

Wat is warmte-koude-opslag (WKO)?

Een WKO-systeem staat voor Warmte-Koude-Opslag. Dit systeem maakt gebruik van de bodem of aquifers om in de zomer overschot- of koelwarmte op te slaan, en in de winter te gebruiken voor het verwarmen van gebouwen. Een WKO-systeem kan zowel open als gesloten zijn:

• Open WKO (aquifer): Hierbij wordt grondwater onttrokken, gebruikt voor koeling in de zomer en opnieuw geïnjecteerd in de winter voor verwarming.
• Gesloten WKO (bodemwarmtewisselaar): Hierbij wordt via een gesloten leidingenstelsel warmte opgenomen en afgegeven aan de bodem, zonder dat er grondwater wordt gebruikt.

Een WKO-systeem is vooral geschikt voor gebouwen of woningcomplexen met een grotere warmte- en koelvraag. Het is een essentieel onderdeil in combinatie met een warmtepomp, omdat het ervoor zorgt dat de bron in balans blijft en niet overspannen raakt. Door de warmte op te slaan in de bodem wordt het systeem ook betrouwbaarder en duurzamer.

De rol van een ketel in combinatie met WKO en warmtepomp

Ondanks de hoge efficiëntie van warmtepompen en WKO-systemen, zijn er situaties waarin een ketel of een back-upverwarmingsbron nodig is. Dit kan het geval zijn in periodes van extreme koudte, als de warmtepomp niet voldoende warmte kan leveren, of bij piekbelastingen in het verwarmingsnetwerk.

In het geval van een warmtenet of collectieve verwarming, zoals beschreven in de bronnen, is het gebruikelijk om een ketel te gebruiken als back-up. Deze ketel kan op aardgas of een alternatieve energiebron werken en zorgt ervoor dat de warmtebehoefte altijd wordt gedekt, ook wanneer de warmtepomp of WKO-systeem niet in staat is om de volledige hoeveelheid warmte te leveren.

Een STEG (Stoomturbine Elektriciteits- en Gasketel) of een aardgasgestookte ketel wordt vaak toegepast in grotere systemen. In kleinere situaties, zoals in woningen of bij particulieren, kan het gebruik van een ketel echter minder rendabel zijn, zeker gezien de huidige subsidies en aandacht voor volledige elektrificatie van verwarmingssystemen.

Voordelen van een combinatie van warmtepomp, WKO en ketel

De combinatie van deze drie elementen biedt verschillende voordelen:

1. Duurzaamheid en energiezuinigheid
   Een warmtepomp maakt gebruik van lage temperatuurbronnen en draait op elektriciteit. Door deze te combineren met een WKO-systeem wordt het systeem efficiënter en kan het ook in de zomer worden gebruikt voor koeling. Hierdoor zijn er minder verbrandingsprocessen nodig en kan het systeem volledig of gedeeltelijk duurzaam worden aangedreven.

2. Flexibiliteit in het energiegebruik
   Een WKO-systeem zorgt voor opslagcapaciteit, wat het systeem flexibel maakt voor fluctuaties in warmtevraag. In combinatie met een ketel is het systeem ook geschikt voor piekvermogen, zodat het systeem betrouwbaar blijft in extreme weersomstandigheden.

3. Back-upvermogen
   In het geval van stroomuitval of storingen in het warmtepomp- of WKO-systeem, kan een ketel dienen als back-up. Dit is vooral belangrijk in systemen die voorziening maken voor meerdere huizen of een woningbouwproject.

4. Kosteneffectiviteit op de lange termijn
   Hoewel de initiële investeringen in een warmtepomp en WKO-systeem relatief hoog zijn, kan het systeem zich in 5 tot 10 jaar terugverdienen. De combinatie met een ketel zorgt voor extra flexibiliteit en kan de totale levenscycluskosten verlagen door gebruik te maken van bestaande infrastructuur.

5. Subsidies en fiscale voordelen
   In Nederland zijn er diverse subsidies beschikbaar voor duurzame verwarmingssystemen, waaronder warmtepompen en WKO-systemen. Deze subsidies maken het aantrekkelijker om over te stappen op een combinatie van warmtepomp en WKO, ook al is een ketel nodig als back-up.

Aandachtspunten bij de installatie

Hoewel de combinatie van warmtepomp, WKO en ketel vele voordelen biedt, zijn er ook een aantal belangrijke aandachtspunten die vooraf worden bekeken.

1. Correcte dimensionering van het systeem
   Het is essentieel dat de warmtepomp en het WKO-systeem correct worden gecalculeerd op basis van het warmteverlies van het pand. De warmtevraag moet worden bepaald door een erkend installateur of energieadviseur, zodat het systeem niet te klein of te groot wordt. Te weinig vermogen kan leiden tot onvoldoende verwarming, terwijl een te groot systeem leidt tot energieverlies en hogere kosten.

2. Vermogenscapaciteit van de elektriciteitsaansluiting
   Een warmtepomp draait op elektriciteit en zorgt dus voor een verhoging van het elektriciteitsverbruik. Bij een all-electric systeem kan het nodig zijn om de elektriciteitsaansluiting te versterken, wat extra kosten met zich meebrengt. Het combineren van zonnepanelen kan dit verbruik gedeeltelijk compenseren.

3. Boiler en buffervat voor warm tapwater
   In een all-electric systeem is een boiler nodig om warm tapwater te leveren. De grootte van de boiler hangt af van het aantal gebruikers en het verbruik. In het geval van een WKO-systeem met warmtepomp is het aan te raden om een kleinere boiler te gebruiken, omdat het systeem in principe ook warm tapwater kan leveren. Echter, voor piekverbruik is een aparte boiler vaak wenselijk.

4. Toegang tot een geschikte bron
   Een WKO-systeem vereist toegang tot een geschikte bron, zoals een aquifer of oppervlaktewater. Deze toegang is niet overal mogelijk en vereist vaak vergunningen. Het is belangrijk om vooraf te controleren of het project een geschikte locatie heeft voor een WKO-systeem.

5. Toegankelijkheid en onderhoud
   Het aanleggen van een WKO-systeem vereist boor- en graafwerk, wat op zich al logistieke en praktische uitdagingen met zich meebrengt. Het is belangrijk om voldoende ruimte voor te zien voor het boren van de bron en het eventueel onderhoud van het systeem.

6. Milieuaspecten en impact op het milieu
   Een open WKO-systeem kan invloed hebben op de kwaliteit van het grondwater. Het is daarom belangrijk om ervoor te zorgen dat het water niet in contact komt met de buitenlucht, zodat oxidatie en verontreiniging worden voorkomen. Ook moet rekening worden gehouden met de impact op de omgeving, zoals het leven in oppervlaktewater, bij de keuze voor een aquifer of oppervlaktewater als bron.

7. Financiële planning en investeringsanalyse
   Het investeren in een warmtepomp in combinatie met een WKO-systeem kan kostbaar zijn, vooral bij grotere projecten. Het is daarom belangrijk om een duidelijke financiële planning op te stellen, met aandacht voor subsidieopties, terugverdientijd en levenscycluskosten. Bij de keuze voor een ketel als back-up moet eveneens worden gekeken of dit op de lange termijn rendabel is.

8. Regelgeving en vergunningen
   Het aanleggen van een WKO-systeem is vergunningplichtig en vereist vaak een vergunning van de gemeente of waterbeheerder. Het is belangrijk om vooraf te controleren of alle benodigde vergunningen zijn verkregen en of het project in lijn is met de lokaal geldende regelgeving.

Praktijkvoorbeelden en toepassing

In de praktijk zijn er diverse voorbeelden van projecten waarin een combinatie van warmtepomp, WKO en ketel wordt toegepast. Zoals beschreven in de bronnen, worden dergelijke systemen vaak gebruikt in woningbouwprojecten, zorgpanden, ziekenhuizen en industriële complexen. Deze toepassingen zijn vaak gekoppeld aan een warmtenet, waarbij meerdere gebouwen worden voorzien van warmte uit één centrale bron.

Een voorbeeld is een woningbouwproject in een stadsdeel waarin een MT-net (midden-temperatuur net) is aangelegd. In dit netwerk is een WKO-systeem ingebouwd dat in de zomer warmte opslaat uit het oppervlaktewater en in de winter gebruikt voor verwarming. De warmtepomp fungeert als centrale verwarmingsinstallatie, terwijl een ketel als back-up dient voor piekverbruik en extreme koudteperiodes.

Een ander voorbeeld is een ziekenhuiscomplex dat gebruikmaakt van een open WKO-systeem met grondwater als bron. Het water wordt in de zomer gebruikt voor koeling en in de winter voor verwarming. De warmtepomp zorgt voor het opwekken van warmte, terwijl een aardgasgestookte ketel als back-up dient. Dit systeem zorgt voor een hoge mate van flexibiliteit en betrouwbaarheid, wat essentieel is in een zorginstelling.

Kosten en terugverdientijd

De kosten van een warmtepomp in combinatie met een WKO-systeem zijn afhankelijk van diverse factoren, zoals de grootte van het pand, het type systeem en de benodigde bron. Uit de bronnen is te lezen dat een WKO-systeem voor een zorggebouw van 1.500 m² ongeveer € 270.000 kost, terwijl een groter pand van 4.400 m² ongeveer € 310.000 kost. De meerkosten ten opzichte van een traditioneel gasgestookt systeem liggen rond de € 100 per m² BVO.

De investering in een WKO-systeem kan zich in 5 tot 10 jaar terugverdienen, afhankelijk van het energieverbruik en de efficiëntie van het systeem. Het combineren van een WKO-systeem met een warmtepomp en eventueel een ketel kan de terugverdientijd verlagen en de totale levenscycluskosten verlagen.

Subsidies en fiscale voordelen kunnen het aantrekkelijker maken om over te stappen naar een duurzaam verwarmingssysteem. In Nederland zijn er diverse programma’s voor duurzame energie, waaronder subsidies voor warmtepompen en WKO-systemen. Het is belangrijk om vooraf te controleren welke subsidies beschikbaar zijn en of het project in aanmerking komt voor deze voordelen.

Conclusie

De combinatie van een warmtepomp, warmte-koude-opslag (WKO) en eventueel een ketel biedt een veelbelovende oplossing voor het duurzaam verwarmen en koelen van gebouwen. Deze systemen zijn efficiënt, flexibel en betrouwbaar, en kunnen worden aangepast aan de behoeften van zowel woningen als grote commerciële projecten.

Een warmtepomp maakt gebruik van lage temperatuurbronnen en draait op elektriciteit, wat het systeem duurzaam maakt. Een WKO-systeem zorgt voor opslagcapaciteit en balans in het systeem, terwijl een ketel als back-up kan dienen voor piekverbruik en extreme omstandigheden.

De installatie van dergelijke systemen vereist een zorgvuldige planning, correcte dimensionering en rekening houden met de lokale regelgeving en beschikbaarheid van bronnemateriaal. Ondanks de hoge initiële investeringen kan het systeem zich in 5 tot 10 jaar terugverdienen, vooral wanneer het wordt gekoppeld aan subsidies en alternatieve energiebronnen zoals zonnepanelen.

Voor zowel woningeigenaren als bouwprofessionals is een combinatie van warmtepomp, WKO en eventueel ketel een aantrekkelijke keuze om te investeren in een duurzamere toekomst voor de bouwsector.

Bronnen

1. Stimular - Warmte-Koude-Opslag (WKO)
2. Duurzame Monumenten Brabant - Water/Water Warmtepomp
3. Milieuplatform Zorg - Aansluiten op een Warmtenet
4. Oog voor Warmte - Varianten
5. Milieuplatform Zorg - Warmte-Koude-Opslag (WKO)