Het flexibiliteitspotentieel van de hybride warmtepomp in de energietransitie

Inleiding

In de huidige energietransitie speelt flexibiliteit in het energiegebruik een cruciale rol. Een hybride warmtepomp wordt door velen in de branche gezien als een ideale oplossing om aan de benodigde flexibiliteit te voldoen. Deze oplossing biedt de mogelijkheid om zowel elektriciteit als gas te gebruiken, afhankelijk van de energiebehoefte en de beschikbaarheid van duurzame energie.

Recentelijk is een onderzoek gestart door een consortium bestaande uit Gasunie, Berenschot, BDH en DNV GL, opdrachtgever Topsector Energie. Het doel van dit onderzoek is om de integrale haalbaarheid van de hybride warmtepomp in kaart te brengen, met aandacht voor haar potentieel in de duurzame energievoorziening. In dit artikel wordt ingegaan op het flexibiliteitspotentieel van de hybride warmtepomp, de technische uitdagingen, de economische waarde en de toekomstige toepassing in het kader van het elektriciteitsnet.

Wat is een hybride warmtepomp?

Een hybride warmtepomp is een verwarmingsoplossing die warmte opwekt voor ruimteverwarming en warm tapwater, zowel in nieuwe als in bestaande woningen. Het systeem maakt gebruik van twee energiebronnen: elektriciteit en gas. Afhankelijk van de warmtebehoefte en de omgevingstemperatuur, wordt er dynamisch tussen deze bronnen gewisseld. In de praktijk betekent dit dat bij hoge warmtevraag of lage buitentemperaturen het gasgedeelte tijdelijk de pieken opvangt, terwijl elektriciteit in ideale omstandigheden (zoals bij veel zon of wind) wordt gebruikt voor duurzame verwarming.

Een belangrijk voordeel van de hybride warmtepomp is de flexibiliteit die het systeem biedt. Tijdens perioden van hoog stroomaanbod, bijvoorbeeld wanneer er veel zon- of windenergie is geproduceerd, kan de elektrische warmtepomp optimaal worden ingezet. Tijdens stroomtekorten of pieken in de vraag kan gas worden ingezet om de energiebehoefte te dekken. Deze balans helpt niet alleen bij het verminderen van CO2-uitstoot, maar draagt ook bij aan een stabielere belasting van het elektriciteitsnet.

Het flexibiliteitspotentieel in de energievoorziening

Het flexibiliteitspotentieel van de hybride warmtepomp is een centraal thema in het onderzoek dat door Gasunie, Berenschot, BDH en DNV GL wordt uitgevoerd. Het consortium wil onderzoeken hoeveel flexibiliteit dit type warmtepomp kan leveren voor het elektriciteitsnet en hoe deze flexibiliteit effectief kan worden ingezet in de duurzame energievoorziening.

Flexibiliteit in dit context betekent de mogelijkheid om energieverbruik aan te passen aan de beschikbaarheid van duurzame stroom. In een systeem waarin de energievoorziening grotendeels afkomstig is uit zon- en windenergie, kan het flexibel schakelen tussen energiebronnen een belangrijke rol spelen. De hybride warmtepomp kan bijvoorbeeld tijdens stroomoverschotten extra warmte opweken, of deze opslaan, om deze later te gebruiken wanneer de vraag hoger is. Dit helpt bij het verminderen van verlies bij overschotten en draagt bij aan een betere balans tussen aanbod en vraag.

Het onderzoek wil ook uitvinden hoe deze flexibiliteit in de praktijk het best kan worden benut. Een mogelijke aanpak is het slimme aansturen van hybride warmtepompen via aggregaten. Deze systemen kunnen de flexibiliteit van meerdere huishoudens samenvoegen en waarde creëren op verschillende energiemarkten, zoals de APX of de balanceringsmarkt. Door te rekening te houden met de behoeften van de gebruiker – bijvoorbeeld voor duurzaamheid of kostenefficiëntie – kan het systeem worden afgestemd op zowel individuele als collectieve doelstellingen.

Technische uitdagingen en verbeteringen

Hoewel de hybride warmtepomp veelbelovend is, zijn er ook technische uitdagingen die moeten worden aangepakt. Tot nu toe bepalen stuursystemen voor warmtepompen meestal hun werking op basis van de temperatuur en de warmtevraag. Ze nemen echter geen rekening met de CO2-uitstoot van de gebruikte energiebronnen, het aanbod van duurzame stroom of de belasting van het elektriciteitsnet. Dit betekent dat het systeem niet altijd optimaal wordt ingezet in termen van duurzaamheid of efficiëntie.

Om deze kwestie aan te pakken, moet het stuursysteem van de hybride warmtepomp worden aangevuld met slimme functies. Dit houdt in dat het systeem rekening moet houden met variabelen als de CO2-uitstoot van de energiebronnen, eventuele stroomoverschotten en de belasting van het net. Een slimme sturing kan bijvoorbeeld bepalen dat op momenten van lage CO2-uitstoot of hoge stroomproductie de elektrische warmtepomp wordt ingezet, terwijl bij hoge belasting of stroomtekort het gasgedeelte tijdelijk overneemt. Deze aanpassing maakt het systeem efficiënter en maakt het duurzamer gebruik van energie mogelijk.

Een belangrijk aspect van dit onderzoek is het in kaart brengen van hoe deze slimme sturing het financiële perspectief van de hybride warmtepomp kan verbeteren. Wanneer het systeem niet alleen warmte levert, maar ook bijdraagt aan het balanceren van het elektriciteitsnet en het optimaliseren van energiegebruik, kan het voor eindgebruikers aantrekkelijker worden om voor zo’n oplossing te kiezen. Dit kan leiden tot lagere kosten op de lange termijn en maakt het investeren in een hybride warmtepomp meer rendabel.

Economische waarde en marktpotentieel

De economische waarde van de hybride warmtepomp is een belangrijk onderwerp in het onderzoek. Het consortium wil onderzoeken in welke mate de oplossing de duurzame energievoorziening vooruit kan helpen en welke economische waarde dit opbrengt. Dit betreft zowel de directe kosten voor eindgebruikers als de indirecte voordelen voor het elektriciteitsnet en de energiemarkt.

Op individueel niveau kan een hybride warmtepomp voordelen bieden in termen van efficiëntie en kostenbesparing. Bijvoorbeeld, door gebruik te maken van duurzame stroom wanneer die beschikbaar is, kunnen huishoudens hun energierekening verlagen. Bovendien kan het gebruik van gas bij pieken in de warmtevraag voorkomen dat er extra kosten ontstaan door oververhitting of het gebruik van minder efficiënte verwarmingsmethoden.

Op collectief niveau draagt de hybride warmtepomp bij aan een stabielere energievoorziening. Door flexibel te kunnen schakelen tussen elektriciteit en gas, kan het systeem helpen bij het opvangen van pieken in de vraag en het balanceren van het elektriciteitsnet. Dit kan leiden tot lagere kosten voor netbeheerders en minder afhankelijkheid van conventionele energiebronnen.

Een interessante ontwikkeling is het gebruik van aggregaten om de flexibiliteit van meerdere hybride warmtepompen te bundelen. Deze systemen kunnen waarde genereren op energiemarkten door bijvoorbeeld stroomoverschotten te verhandelen of door bij te dragen aan het balanceren van het net. Deze aanpak maakt het mogelijk om de investering in een hybride warmtepomp niet alleen te rechtvaardigen op basis van individuele besparingen, maar ook op basis van collectieve voordelen.

Toekomstige toepassingen en uitdagingen

De toekomstige toepassing van hybride warmtepompen hangt af van meerdere factoren, waaronder technologische ontwikkelingen, marktcondities en beleidsmaatregelen. Op de lange termijn wordt de hybride warmtepomp gezien als een belangrijk bouwsteen in de overgang naar een volledig duurzame energievoorziening in 2050. Echter, om dit doel te bereiken, zijn er nog enkele uitdagingen te overwinnen.

Een belangrijke uitdaging is het verbeteren van de slimme sturing van de warmtepomp. Hoewel de technologie zich ontwikkelt, is er nog werk aan de winkel om ervoor te zorgen dat het systeem optimaal wordt ingezet. Dit betreft niet alleen het technische aspect, maar ook het juridische en regulatoire kader. Er moet worden gezorgd voor een juridische basis die het slimme aansturen van warmtepompen mogelijk maakt, en die tegelijkertijd de belangen van eindgebruikers beschermt.

Een andere uitdaging is het schalen van de oplossing. Tot nu toe zijn er vooral experimentele en pilotprojecten met hybride warmtepompen. Om het flexibiliteitspotentieel volledig te benutten, is het noodzakelijk om dit type systeem op grotere schaal in te zetten. Dit vereist investeringen van zowel particulieren als overheden, en het ontwikkelen van een duidelijke marktstructuur die het gebruik van hybride warmtepompen stimuleert.

Conclusie

De hybride warmtepomp biedt een veelbelovende oplossing voor de toekomstige energievoorziening. Door de flexibiliteit die het systeem biedt, kan het een belangrijke bijdrage leveren aan de overgang naar een volledig duurzame energievoorziening. Het onderzoek dat door Gasunie, Berenschot, BDH en DNV GL wordt uitgevoerd, richt zich op de integrale haalbaarheid van deze technologie en de economische waarde die het kan bieden.

Hoewel er nog uitdagingen zijn, zoals het verbeteren van de slimme sturing en het schalen van de oplossing, is de hybride warmtepomp een aantrekkelijke optie voor eindgebruikers, netbeheerders en energieleveranciers. Door de flexibiliteit van het systeem te benutten, kan het helpen bij het balanceren van het elektriciteitsnet, het optimaliseren van energiegebruik en het verminderen van CO2-uitstoot. In de toekomst kan de hybride warmtepomp dus een centrale rol spelen in de energietransitie.

Bronnen

1. Bedrijven onderzoeken potentieel van hybride warmtepomp