Serie Geschakelde Warmtepompen in Industriële Toepassingen: Mogelijkheden en Uitdagingen

Inleiding

Serie geschakelde warmtepompen, ook wel gecascadeerde warmtepompen genoemd, zijn steeds vaker voorwerp van interesse binnen de context van duurzame energieopwekking en -gebruik in de industriële sector. Deze technologie maakt gebruik van meerdere warmtepompen die op een geïntegreerde manier worden gebruikt om energie efficiënter te verwerken en warmte op verschillende niveaus te benutten. Aan de hand van recente ontwikkelingen en beleidsadviezen van het PBL (Planbureau voor de Leefomgeving) zijn duidelijk richtlijnen ontstaan voor de toepassing van deze systemen in industriële omgevingen.

Deze artikel geeft een overzicht van de technische mogelijkheden van serie geschakelde warmtepompen, de huidige regelgeving en subsidies, de voordelen en uitdagingen van hun toepassing, en de rol die ze kunnen spelen in de energietransitie. De nadruk ligt op feitelijke informatie afkomstig van betrouwbare bronnen, met aandacht voor de relevante context zoals elektriciteitsnetwerkontwikkelingen, kosteneffectiviteit en technische uitvoerbaarheid.

Technische Werking en Toepassing

Serie geschakelde warmtepompen bestaan uit meerdere pompen die in serie zijn aangesloten. Deze opstelling maakt het mogelijk om lage-temperatuurwarmte te gebruiken om hoger temperatuurwarmte op te wekken. In industriële toepassingen kan dit vooral relevant zijn in situaties waar sprake is van processen die warmte nodig hebben op verschillende niveaus, zoals bij verdampingen, reactoren of thermische opslag.

Een voordeel van deze techniek is dat ze energie kan opwekken uit restwarmte, waardoor het gebruik van fossiele energie wordt verminderd. Deze restwarmte kan bijvoorbeeld afkomstig zijn uit processen die verder niet gebruikt kunnen worden, zoals in productielijnen of chemische reactoren. Door deze warmte te benutten op een hoger temperatuurniveau, wordt er efficiënter gewerkt met de beschikbare energiebronnen.

De technische uitvoerbaarheid van serie geschakelde warmtepompen hangt af van meerdere factoren, zoals de beschikbaarheid van restwarmte op het juiste temperatuurniveau, de elektriciteitsvoorziening en de integratie van de pompen in het bestaande proces. Deze integratie kan vereisen dat het proces zelf wordt aangepast, zoals het overstapken van batch- naar continubedrijf of het inzetten van nieuwe componenten zoals verdampingsvaten of reactors.

Regelgeving en Subsidies

De Nederlandse regelgeving en subsidies voor duurzame energieopwekking en -gebruik spelen een cruciale rol in de aanschaf en uitvoering van serie geschakelde warmtepompen. Aan de hand van beleidsdocumenten en adviezen van het PBL is duidelijk gemaakt dat deze technologie in aanmerking komt voor subsidies binnen de SDE++ (Stimuleringsregeling Duurzame Energie). Dit geldt binnen de categorie "procesgeïntegreerde warmtepompen", waarbij sprake is van een ingrijpende technische integratie van de warmtepomp in het proces.

Een belangrijk criterium voor subsidies is de COP (Coefficient of Performance), die aangeeft hoe efficiënt een warmtepomp werkt. Voor procesgeïntegreerde warmtepompen wordt een minimum-COP van 3,5 als uitgangspunt genomen. Deze waarde is echter moeilijk te meten en te controleren in de praktijk, wat impliceert dat er een uitvoerbare methodiek nodig is voor het bepalen van de COP in specifieke projecten.

Ook is er aandacht voor de netwerkkosten, die een rol spelen in de kosteneffectiviteit van projecten met serie geschakelde warmtepompen. Omdat de energievoorziening in Nederland verandert, zijn de ramingen van deze kosten bijgewerkt. Dit heeft invloed op het beleid rondom subsidies en kan de toekomstige financiering van projecten beïnvloeden.

Voordelen van Serie Geschakelde Warmtepompen

De voornaamste voordelen van het gebruik van serie geschakelde warmtepompen zijn gericht op energie-efficiëntie, kosteneffectiviteit en de beperking van CO2-uitstoot. Aangezien deze systemen lage-temperatuurwarmte kunnen gebruiken om hoger temperatuurwarmte op te wekken, is het mogelijk om fossiele brandstoffen te vervangen, wat direct bijdraagt aan de duurzaamheidsdoelstellingen van bedrijven en regeringen.

Daarnaast draagt de integratie van warmtepompen in industriële processen bij aan hergebruik van energie, wat leidt tot lagere energiekosten en een vermindering van het energieverbruik in het algemeen. In combinatie met andere duurzame technieken, zoals thermische opslag of waterstofproductie via elektrolyse, kan het gebruik van warmtepompen een belangrijk onderdeel vormen van een duurzamer energiesysteem.

Uitdagingen en Beperkingen

Ondanks de voordelen zijn er ook uitdagingen en beperkingen bij de toepassing van serie geschakelde warmtepompen. Een van de belangrijkste uitdagingen is de technische complexiteit van het integreren van deze systemen in bestaande processen. Dit kan leiden tot hoge investeringskosten, vooral wanneer aanzienlijke aanpassingen aan het proces zijn nodig, zoals het invoegen van nieuwe onderdelen of het overgangen naar een continubedrijf.

Daarnaast is er ook een beperking wat betreft de beschikbaarheid van restwarmte op het juiste temperatuurniveau. Niet in alle industriële toepassingen is voldoende restwarmte aanwezig om de warmtepomp efficiënt te laten werken. In dergelijke gevallen kan het gebruik van warmtepompen minder kosteneffectief zijn of zelfs niet haalbaar zijn.

Een andere uitdaging is de meetbaarheid van de COP. Hoewel een minimum-COP van 3,5 is vastgesteld, is het in de praktijk lastig om deze waarde te bepalen en te controleren. Dit kan leiden tot onzekerheid rondom de subsidiebevoegdheid van projecten en kan beïnvloeden of bedrijven deze technologie willen toepassen.

Kosteneffectiviteit en Financiering

De kosteneffectiviteit van projecten met serie geschakelde warmtepompen is een belangrijk criterium voor de toekenning van subsidies. Aan de hand van analyses en adviezen van het PBL is duidelijk dat subsidies binnen de SDE++-regeling worden toegekend aan projecten die op een kosteneffectieve manier CO2-reductie realiseren. Hierbij wordt ook rekening gehouden met de totale investeringskosten, de verwachte energiebesparing en de elektriciteitskosten.

De huidige regeling stelt hogere hekjes voor subsidies, wat betekent dat er meer budget beschikbaar is voor technieken zoals industriële warmtepompen. Dit kan ervoor zorgen dat er meer projecten gerealiseerd worden en dat de energietransitie sneller op gang komt. Echter, ook bij hogere hekjes blijft kosteneffectiviteit een belangrijk criterium, wat betekent dat projecten die niet efficiënt genoeg zijn, mogelijk geen subsidie ontvangen.

Bij de evaluatie van kosteneffectiviteit wordt ook aandacht besteed aan de invloed van elektriciteitskosten. Aangezien elektriciteit een belangrijke inputfactor is voor warmtepompen, kan een stijging van de elektriciteitsprijzen de kosteneffectiviteit van projecten negatief beïnvloeden. Daarom is het belangrijk dat bedrijven rekening houden met de langdurige elektriciteitsvoorziening en eventuele toekomstige veranderingen in de energiemarkt.

Toekomstige Ontwikkelingen en Subsidieopties

De toekomstige ontwikkelingen van subsidies voor warmtepompen en andere duurzame technieken worden momenteel bekeken in het kader van de SDE++-regeling. Aan de hand van studies en adviezen wordt gekeken naar de mogelijkheid om subsidies te verlagen of te verdelen over verschillende technieken, zodat er op een gebalanceerde manier wordt gestuurd op de ontwikkeling van energieketens. Deze aanpassingen kunnen leiden tot veranderingen in de beschikbaarheid van subsidies voor serie geschakelde warmtepompen in de toekomst.

Daarnaast wordt er ook gekeken naar nieuwe subsidieopties, zoals garantiefondsen voor PPA's (Power Purchase Agreements), die bedrijven kunnen ondersteunen bij het opbouwen van duurzame energieprojecten. Deze opties kunnen zorgen voor meer flexibiliteit en beperken het risico voor bedrijven die investeren in warmtepompen.

Conclusie

Serie geschakelde warmtepompen bieden een veelbelovende technologie voor de industriële sector om energie efficiënter te gebruiken en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Aan de hand van huidige regelgeving en subsidieopties is duidelijk dat deze technologie in aanmerking komt voor financiering, zolang er sprake is van een hoge COP en een kosteneffectieve toepassing.

Toch zijn er ook uitdagingen te overwegen, zoals de technische complexiteit van integratie, de beschikbaarheid van restwarmte en de meetbaarheid van energie-efficiëntie. Deze aspecten zijn van belang bij de beslissing om serie geschakelde warmtepompen in te zetten.

In de toekomst zal het beleid rondom subsidies en financiering van warmtepompen verder worden uitgewerkt, wat mogelijk leidt tot veranderingen in de toepasbaarheid en financiering van projecten. Aan de hand van voortgang in de energietransitie en technologische ontwikkelingen kan het gebruik van warmtepompen een steeds grotere rol spelen in de industriële sector.

Bronnen

1. Kst-31239-387