Industriële warmtepompen: Efficiëntie en duurzaamheid in productieprocessen

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

Industriële warmtepompen zijn een innovatieve oplossing die steeds vaker wordt ingezet om energieverbruik te verminderen en CO₂-uitstoot te beperken in productieprocessen. Deze apparaten zijn in staat om restwarmte uit verschillende bronnen – zoals processen in een fabriek, buurbedrijven of geothermische energie – te gebruiken voor het opwekken van warmte op het gewenste temperatuurniveau. Tegenover traditionele gasgestookte systemen bieden warmtepompen een aanzienlijke verbetering in efficiëntie en duurzaamheid. In dit artikel wordt ingegaan op de werking, toepassingen, voordeelgevende aspecten en praktijkvoorbeelden van industriële warmtepompen, met een nadruk op hun toepassing in de huidige verduurzamingsdoelen.

Werking van industriële warmtepompen

Basiskennis van warmtepompen

Een warmtepomp werkt volgens het principe van thermodynamica, waarbij warmte wordt onttrokken aan een omgeving en verplaatst naar een andere locatie. In de context van industriële toepassingen worden warmtepompen gebruikt om restwarmte te recupereren en op te tillen naar een hoger temperatuurniveau zodat deze kan worden gebruikt voor productieprocessen.

Het proces bestaat uit vier hoofdfasen: verdamping, compressie, condensatie en expansie. Tijdens de verdamping neemt het koudemiddel warmte op uit de bron (bodem, lucht of water). In de compressie fase wordt dit koudemiddel onder hoge druk samengeperst, waardoor de temperatuur stijgt. Tijdens de condensatie fase geeft het koudemiddel zijn warmte af aan het proces of het verwarmingssysteem. Tot slot wordt het koudemiddel via een expansieventiel geleid, zodat de druk en temperatuur dalen en het proces zich opnieuw kan herhalen.

Industriële toepassing

In industriële omgevingen worden warmtepompen gebruikt om warmte op te tillen van lage naar hogere temperaturen. Dit is bijzonder nuttig in processen waarbij warmte wordt afgegeven op een lage temperatuur, zoals in melkverwerking, kaasproductie of voedingsproductie. Deze restwarmte kan worden opgevangen en opnieuw gebruikt in andere processen, waardoor het energieverbruik wordt verminderd en duurzaamheid wordt bevorderd.

Soorten industriële warmtepompen

Er zijn verschillende typen industriële warmtepompen, waarvan de keuze afhankelijk is van het specifieke proces en de beschikbare energiebronnen. De drie meest voorkomende typen zijn:

Compressiewarmtepompen – Werken met elektriciteit en zijn geschikt voor het omhoog transformeren van restwarmte. Deze pompen zijn verder onder te verdelen in conventionele compressiewarmtepompen en thermo-akoestische varianten.
Chemische warmtepompen – Gebruiken reversibele chemische of fysische reacties en vereisen weinig extra elektriciteit. Ze zijn vooral geschikt voor situaties waarin restwarmte beschikbaar is.
Damprecompressiesystemen – Werken met stoom en zijn vaak geïntegreerd in bestaande industriële installaties. Deze systemen gebruiken ook elektriciteit om warmte op te tillen.

Elk type heeft zijn eigen voordelen en beperkingen, en de keuze hangt af van factoren als energiebronnen, temperatuurniveaus, procesvereisten en investeringsbudgetten.

Voordelen van industriële warmtepompen

Verduurzaming

Industriële warmtepompen bieden een aanzienlijke bijdrage aan de verduurzaming van productieprocessen. Door restwarmte te recupereren en opnieuw te gebruiken, wordt het gebruik van fossiele brandstoffen zoals gas aanzienlijk verlaagd. Dit heeft directe gevolgen voor de CO₂-uitstoot, wat essentieel is in de context van de klimaatdoelen van de Europese Unie en Nederland.

Energiebesparing

Een van de belangrijkste voordelen van industriële warmtepompen is de hoge energieefficiëntie. In tegenstelling tot traditionele stoomketels, die warmte genereren door directe verbranding, gebruiken warmtepompen energie om warmte te verplaatsen. Dit betekent dat de energie die wordt ingezet, niet verloren gaat in het verbrandingsproces, maar wordt gebruikt om warmte op te tillen. Volgens de bronnen is het energieverbruik van een warmtepomp in veel gevallen lager dan dat van een gasgestookte oplossing.

Duurzaamheid en klimaatvriendelijkheid

Warmtepompen zijn klimaatvriendelijk omdat ze weinig CO₂-uitstoot genereren. De RVO benadrukt dat industrieën een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan de CO₂-reductie doordat warmtepompen restwarmte uit diverse bronnen kunnen benutten. Daarnaast kunnen warmtepompen ook worden ingezet in combinatie met duurzame energiebronnen zoals zonnestroom of windenergie, wat het klimaatvoordeel verdiept.

Flexibiliteit in toepassing

Een warmtepomp is niet alleen geschikt voor het opwekken van warmte, maar ook voor het opwekken van koude. Dit maakt het mogelijk om in sommige processen zowel koude als warme energie te genereren, afhankelijk van de vereisten van het proces. Dit is bijvoorbeeld van belang in voedingsproductie of chemische processen waarin zowel opwarming als afkoeling essentieel is.

Investering en terugverdientijd

Hoewel de aanschaf en installatie van een warmtepomp aanzienlijke investeringen vereisen, is de terugverdientijd vaak aantrekkelijk. Voorbeelden uit de praktijk tonen aan dat een investering van rond de 1,5 miljoen euro in een warmtepompproject in enkele jaren terugverdiend kan worden via energiebesparing. Daarnaast is er vaak subsidies- of financieringsmogelijkheid via instanties zoals de RVO, wat de financiële haalbaarheid verder verbetert.

Praktijkvoorbeelden van industriële warmtepompen

Vreugdenhill: Melkverwerking met warmtepompen

Vreugdenhill is een bedrijf dat melk verwerkt tot poeder en heeft onlangs een warmtepomp ingezet voor het pasteurisatieproces. Door het gebruik van een warmtepomp is het gasverbruik van de stoomketel aanzienlijk gereduceerd. Dit heeft niet alleen voordelen op energie- en CO₂-niveau, maar ook op operationele niveau. De warmtepomp is geïntegreerd in het bestaande proces en werkt in combinatie met een uitgebreid systeem van kabels, leidingen en warmtewisselaars. De investering in de warmtepomp is gezien als een belangrijk stuk van de verduurzamingsstrategie van het bedrijf.

Graafstroom: Kaasproductie met geïntegreerde warmtepomp

Graafstroom is een middelgrote kaasmakerij die gebruik maakt van een geïntegreerde warmtepomp op twee temperatuurniveaus. De koude ligt op 2 graden Celsius en de warmte op 40 en 77 graden Celsius. Dit zorgt ervoor dat elk proces in de fabriek de exacte temperatuur krijgt die nodig is. De warmtepomp verplaatst de warmte en koude via een systeem van waterreservoirs, zodat de energie kan worden opgeslagen en opnieuw gebruikt. Dit systeem is veel efficiënter dan het gebruik van traditionele gasgestookte stoomketels.

Deltamilk en Waterman Onions: Verduurzamingsprojecten

Deltamilk en Waterman Onions zijn twee bedrijven die met warmtepompen zijn ingezet in hun verduurzamingsprojecten. Martijn de Vries van Deltamilk benadrukt dat de warmtepomp een essentieel onderdeel is geworden van hun productieproces. Erik Waterman van Waterman Onions zegt dat de warmtepomp niet alleen het energieverbruik heeft verlaagd, maar ook de flexibiliteit van het proces heeft verbeterd.

Uitdagingen en overwegingen

Startinvestering

Een van de grootste uitdagingen bij het inzetten van industriële warmtepompen is de startinvestering. Het ontwerpen, installeren en aanpassen van een warmtepomp vereist aanzienlijke investeringen in hardware, software en systeemintegratie. Dit is vooral van toepassing op bedrijven die geen bestaande infrastructuur hebben voor warmtepompen.

Procesanalyse

Voor het succesvol inzetten van een warmtepomp is het essentieel om het warmtegebruik in het bedrijf goed in kaart te brengen. Dit betreft onder andere temperatuurniveaus, vermogens, bedrijfstijden en toekomstige ontwikkelingen. In overleg met experts en leveranciers kan worden bepaald welke warmtepomp het beste geschikt is voor het bedrijf en welke combinatie met bestaande systemen het meest efficiënt is.

Technische haalbaarheid

Niet alle bedrijven zijn technisch voorbereid op de inzet van warmtepompen. Het vereist vaak aanpassingen aan bestaande installaties en systemen. Daarnaast moet er aandacht worden besteed aan veiligheid en bedrijfszekerheid, vooral in gevoelige productieprocessen.

Milieuimpact

Hoewel warmtepompen duurzaam zijn, is het belangrijk om ook de impact op het milieu in overweging te nemen. Dit betreft bijvoorbeeld de productie en afbraak van warmtepompen, het gebruik van koudemiddelen en de emissies tijdens de productie. Het gebruik van natuurlijke koudemiddelen en het recyclen van componenten zijn aanbevolen om de totale milieuimpact te beperken.

Samenvatting

Industriële warmtepompen bieden een veelbelovende oplossing voor de verduurzaming van productieprocessen. Ze zijn in staat om restwarmte te recupereren en opnieuw te gebruiken, wat leidt tot energiebesparing en verminderde CO₂-uitstoot. In de praktijk tonen bedrijven als Vreugdenhill, Graafstroom, Deltamilk en Waterman Onions aan dat warmtepompen efficiënt kunnen worden ingezet in diverse industriële toepassingen. De investering in warmtepompen is aanzienlijk, maar de terugverdientijd is vaak aantrekkelijk, vooral met subsidies van instanties zoals de RVO.

De keuze van de juiste warmtepomp hangt af van factoren zoals temperatuurniveaus, procesvereisten en beschikbare energiebronnen. Het is daarom belangrijk om het warmtegebruik in het bedrijf goed in kaart te brengen en in overleg te treden met experts en leveranciers. Daarnaast moeten technische haalbaarheid, veiligheid en milieuimpact worden meegenomen in de beslissing.

Tegen de huidige klimaatdoelen en energietransitie is de inzet van industriële warmtepompen een strategische keuze die niet alleen het bedrijf voordeel oplevert, maar ook bijdraagt aan een duurzamere toekomst.

Bronnen

stoma