Mini-warmtenetten en warmtepomptechnologieën: toekomstverwachtingen en uitdagingen voor woningverwarming

Inleiding

De transitie naar duurzame verwarmingsoplossingen in het woningbouwsector is in volle gang. Warmtepompen zijn daarbij een van de meest belovende technologieën, aangevuld met oplossingen zoals mini- en kleinschalige warmtenetten. Deze systemen bieden een interessante balans tussen flexibiliteit, efficiëntie en implementatiekosten. In dit artikel worden de technische mogelijkheden, toepassingsgebieden en praktijkuitdagingen van mini-warmtenetten en warmtepompen besproken, met een nadruk op de betekenis van deze systemen voor de toekomst van de woningbouw. De informatie is gebaseerd op recente ontwikkelingen en praktijkervaringen zoals beschreven in diverse bronnen.

Mini-warmtenetten: concept en technische toepassingen

Definitie en toepassingsschaal

Mini-warmtenetten zijn warmtevoorzieningssystemen die 2 tot 50 woningen bedienen. Zij vormen een tussenoplossing tussen individuele warmtepompen en klassieke gasgestookte centrale verwarmingsinstallaties. Het concept is vooral interessant voor wijkgelegenheden waar woningen dicht op elkaar staan en waar het mogelijk is om een gedeelde infrastructuur op te zetten.

Technische opties

Er zijn verschillende technische concepten die geschikt zijn voor mini-warmtenetten. Een veelvoorkomende oplossing is het gebruik van gedeelde bodemlussen voor clusters van 2 tot 5 woningen. Deze bodemlussen kunnen worden aangesloten op individuele water-water warmtepompen per woning. Daarnaast zijn er systemen die gebruikmaken van PVT-panelen (Photovoltaic Thermal), horizontale bodemlussen en zonthermie met opslag, waarbij een centrale warmtepomp een rol speelt.

Deze systemen worden ingedeeld in zogenaamde lichte systemen, waarbij elke woning zijn eigen warmtepomp heeft, en zware systemen, waarbij een centrale warmtepomp voor de hele cluster zorgt. Lichte systemen bieden meer autonomie per woning, terwijl zware systemen efficiënter kunnen zijn op schaal.

Voordelen en toepassingsschaal

Mini-warmtenetten bieden verschillende voordelen. Zo kunnen ze aansluiten op lokale warmtebronnen zoals restwarmte of aquathermie. Bovendien zijn ze schaalbaar en kunnen ze worden aangepast aan de behoeften van een specifieke wijk. De technische uitdagingen zijn relatief beperkt, aangezien de infrastructuur kleinschalig en flexibel is.

Een voorbeeld van toepassing is de pilot in Amersfoort, waar mini-warmtenetten al worden getest in samenwerking met woningcorporaties en gemeenten. Deze piloten tonen aan dat het technisch haalbaar is om mini-warmtenetten op particulier niveau te implementeren, hoewel er nog uitdagingen zijn op organisatorisch en administratief vlak.

Kleinschalige warmtenetten: potentie op wijkniveau

Definitie en toepassingsschaal

Kleinschalige warmtenetten bedienen grotere clusters van 51 tot 1500 woningen. Deze systemen zijn geschikt voor buurteniveau of wijkniveau en bieden een schaal die gunstiger is voor de integratie van diverse warmtebronnen zoals zonthermie, aquathermie en restwarmte.

Technische flexibiliteit

De flexibiliteit van kleinschalige warmtenetten ligt in hun schaal. Op deze schaal is het mogelijk om diverse warmteopwekkingsmethoden te combineren, afhankelijk van de beschikbaarheid van lokale bronnen. Bijvoorbeeld, een warmtenet kan zowel gecombineerd zon- en aardwarmte gebruiken als er sprake is van een warme grondwaterreservoir in de buurt. Daarnaast is het mogelijk om opslagcapaciteit in te bouwen om warmte te bufferen bij overschotten aan hernieuwbare energie.

Toepassing en voorbeelden

Veel van de PAW-proeftuinen (Proeftuinen Aanpassing Warmte) vallen binnen de categorie kleinschalige warmtenetten. Deze projecten tonen aan dat het technisch haalbaar is om op wijkniveau duurzame verwarming te realiseren. Er zijn reeds voorbeelden waarin gemeente- of buurthuizen zijn aangesloten op zo’n warmtenet, en woningcorporaties zijn ook actief in de implementatie.

Technisch gezien zijn kleinschalige warmtenetten minder complex dan nationale gasnetten, maar toch complexer dan mini-warmtenetten. Daarom is het belangrijk dat er goed georganiseerde samenwerkingen zijn tussen woningbouwverenigingen, gemeenten en energiebedrijven.

Warmtepompen: technologie, efficiëntie en praktijkuitdagingen

Basistechnologie en werking

Een warmtepomp is een technologie die warmte overbrengt van een koudere naar een warmere omgeving, gebruikmakend van elektriciteit. In huishoudelijke contexten worden warmtepompen vaak gebruikt om woningen te verwarmen en warm water te leveren. Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance). Een COP van 3 betekent bijvoorbeeld dat de warmtepomp voor elke 1 kWh elektriciteit die wordt verbruikt, 3 kWh warmte levert.

Hybride systemen en gasvermindering

Een hybride systeem combineert een warmtepomp met een conventionele CV-ketel. Dit systeem biedt de voordelen van een warmtepomp, zoals energiebesparing en verminderde CO2-uitstoot, zonder dat de bestaande installatie volledig moet worden verwijderd. Dit is een aantrekkelijke oplossing voor woningen die niet volledig zijn aangepast aan de vereisten van een warmtepomp.

Een voorbeeld is de WarmteWinner van Eneco, een compacte ventilatiewarmtepomp die warmte uit de afgezogen lucht gebruikt om het CV-circuit te voorzien. Dit systeem is ontworpen om snel en laagdrempelig te verduurzamen, zonder ingrijpende wijzigingen aan de bestaande installatie. Het toestel is gecombineerd met een conventionele CV-ketel die alleen bijkomt bij piekvraag of bij warmtapwater.

Problemen en storingen in de praktijk

Hoewel warmtepompen technisch betrouwbaar zijn, kunnen er in de praktijk problemen ontstaan die te maken hebben met installatiefouten, defecte onderdelen of onjuiste instellingen.

Een veelvoorkomend probleem is het optreden van hogedruk storingen, zoals bij warmtepompdrogers. Bijvoorbeeld, bij een AEG warmtepompdroger kan een foutcode E63 opduiken, wat vaak wijst op een tekort aan luchtstroom over de condensor. Dit kan veroorzaakt worden door verstoppingen, defecte ventilatoren of defecte sensoren. Het oplossen van deze storingen vereist vaak een grondige inspectie en reiniging van de componenten.

Energie-efficiëntie en optimalisatie

Om de energie-efficiëntie van een warmtepomp te maximaliseren, zijn er een aantal aanbevelingen. Deze omvatten het instellen van de aanvoerwatertemperatuur zo laag mogelijk, het gebruik van een weersafhankelijke regeling en het instellen van de dT (temperatuurverschil) op 5K zowel bij verwarmen als bij koelen.

Hoewel deze instellingen in theorie leiden tot een hogere COP, is in de praktijk vaak te zien dat de resultaten variabel zijn. In enkele gevallen blijkt de COP van een warmtepomp lager dan verwacht, wat kan wijzen op een defecte installatie of verkeerde instellingen. In dergelijke gevallen is het noodzakelijk om de installatie te laten controleren door een deskundige.

CO2-uitstoot en toekomstige perspectieven

Warmtepompen en duurzaamheid

Een warmtepomp kan aanzienlijk bijdragen aan het verlagen van de CO2-uitstoot in vergelijking met een conventionele CV-ketel, zolang de elektriciteit die wordt gebruikt vanuit duurzame bronnen komt. In de huidige context, waar elektriciteit nog voor een groot deel afkomstig is uit aardgas, is het belangrijk om te beseffen dat de CO2-uitstoot van een warmtepomp niet direct gelijk is aan nul.

Echter, met de toekomstige toename van hernieuwbare elektriciteit, zoals wind- en zonne-energie, zal de CO2-uitstoot van een warmtepomp aanzienlijk dalen. Dit maakt de warmtepomp een belangrijk onderdeel van het energietransitieplan.

Opslag en flexibiliteit

Goed geïsoleerde woningen met een warmtepomp kunnen ook fungeren als energieopslagmedium. Bij overschotten aan windstroom kan een warmtepomp extra verwarming genereren, waardoor energie opgeslagen wordt in de vorm van warmte. Deze opslag is kostenefficiënt en kan worden verbeterd door een elektrische boiler toe te voegen.

Deze eigenschap maakt warmtepompen aantrekkelijk in combinatie met hernieuwbare energiebronnen, omdat ze flexibel kunnen reageren op fluctuaties in het energieaanbod.

Conclusie

Mini- en kleinschalige warmtenetten bieden een veelbelovende toekomst voor de woningverwarming. Deze systemen combineren de voordelen van duurzaamheid, schaalbaarheid en technische haalbaarheid. Het is belangrijk om te beseffen dat deze oplossingen niet alleen technisch interessant zijn, maar ook een organisatorische en administratieve uitdaging vormen.

Warmtepompen zijn een centrale component van deze systemen en bieden een efficiënte manier om huishoudens te verwarmen. Toch zijn er ook praktische kanttekeningen, zoals storingen en installatieproblemen, die niet genegeerd mogen worden. De efficiëntie van een warmtepomp hangt sterk af van de kwaliteit van de installatie en het juiste instellen van de parameters.

De toekomst van de woningbouw ligt in de transitie naar duurzame verwarmingsoplossingen, waarbij mini- en kleinschalige warmtenetten en warmtepompen een belangrijke rol zullen spelen. Het is aan de overheid, woningbouwverenigingen, gemeenten en particulieren om samen te werken om deze systemen effectief en efficiënt te implementeren.

Bronnen

1. Eneco zet in op mini-warmtepomp WarmteWinner
2. Foutcode E63 bij AEG warmtepompdroger
3. Mini-warmtenetten als alternatief voor individuele warmtepompen
4. Problemen met COP-waarden van Daikin-warmtepomp
5. Warmtepomp en CO2-uitstoot in goed geïsoleerde woningen