Warmtepomp of waterstofketel: welk duurzamere verwarmingssysteem past bij jouw huis?

In de huidige transitie naar duurzame energie speuren woningeigenaars en bouwprofessionals actief naar alternatieven voor het traditionele aardgasverwarmingsstelsel. Twee veelbesproken opties zijn de warmtepomp en de waterstofketel. Beide worden gepresenteerd als duurzame en goedkope oplossingen, maar elke optie heeft haar eigen voor- en nadelen. In dit artikel geven we een overzicht van de technologische, economische en praktische aspecten van deze verwarmingssystemen, uitgebreid met de stand van zaken in Nederland, op basis van recente ontwikkelingen en studies.

Inleiding

De discussie over duurzame verwarming is in volle gang. De overheid streeft naar een gasvrij Nederland tegen 2050, en woningeigenaars worden uitgenodigd om mee te stappen in deze overgang. De warmtepomp en de waterstofketel worden daarbij vaak voorgesteld als duurzame alternatieven.

De warmtepomp haalt warmte uit de omgeving, zoals de lucht, de bodem of het water, en gebruikt deze om een woning te verwarmen. Ze is een gevestigde technologie en al beschikbaar op de markt. De waterstofketel daarentegen is nog in ontwikkeling in Nederland. Het principe is eenvoudig: in plaats van aardgas, gebruikt het apparaat waterstof als brandstof.

Hoewel beide opties duurzame verwarming mogelijk maken, verschillen ze aanzienlijk in kosten, energie-efficiëntie, technische eisen en toepassing. Hieronder leggen we deze verschillen uit, met aandacht voor de huidige staat van de technologie, de kansen en beperkingen, en de verwachtingen van experts en industrie.

Technologische principes van warmtepomp en waterstofketel

Warmtepomp

De warmtepomp werkt op basis van een koudemiddelcirculatie. Ze trekt warmte uit de lucht, bodem of water (zoals een zwembad of gracht) en pompt deze naar het verwarmingsnetwerk van een woning. Dit gebeurt met behulp van een compressieproces dat energie vereist, meestal elektriciteit.

De efficiëntie van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), het verhoudingsgetal tussen de warmte die wordt geleverd en de elektriciteit die wordt verbruikt. Een COP van 4 betekent dat de warmtepomp 4 kWh warmte levert voor 1 kWh elektriciteit. Dit maakt de warmtepomp aantrekkelijk, zeker als de elektriciteit groen is.

Waterstofketel

De waterstofketel werkt vergelijkbaar met een traditionele aardgasketel, maar gebruikt waterstof in plaats van aardgas. De ketel verbrandt het waterstofgas, waarbij warmte ontstaat die gebruikt wordt om water te verwarmen en zo de woning te verwarmen.

Een belangrijk voordeel is dat waterstof geen CO₂ uitlaat bij verbranding, mits het op een duurzame manier (bijvoorbeeld met wind- of zonne-energie) wordt geproduceerd. Dit maakt de waterstofketel een interessant alternatief voor de aardgasketel.

Hoewel de technologie in principe eenvoudig is, zijn er nog veel praktische obstakels. De ketel moet compatibel zijn met het bestaande aardgassysteem, wat betekent dat het materiaal en de bouw van het apparaat aangepast moeten worden. Daarnaast is het kritisch dat de waterstof van hoge kwaliteit en op grote schaal beschikbaar is.

Kansen en beperkingen van beide systemen

Warmtepomp

Voordelen

• Hoge efficiëntie: Warmtepompen hebben een COP van 3 tot 6, afhankelijk van de omgevingstemperatuur.
• Duurzaam: Bij gebruik van groene elektriciteit is er weinig tot geen CO₂-uitstoot.
• Voorhanden op de markt: Veel modellen zijn al beschikbaar, en het technische kader is goed ontwikkeld.
• Voorzieningen voor subsidies: De overheid biedt subsidies aan bij installatie in combinatie met isolatie.

Nadelen

• Hoog isolatievermogen vereist: Voor een efficiënte warmtepomp is een goed geïsoleerde woning noodzakelijk, wat extra kosten kan opleveren.
• Hoge investeringskosten: De aanschaf van een warmtepomp is aanzienlijk hoger dan die van een traditionele aardgasketel.
• Afhankelijk van elektriciteit: Bij stroomstoringen is er geen verwarming mogelijk, tenzij het systeem hybride is.
• Beperkte warmteproductie bij lage temperaturen: In zeer koude omstandigheden daalt de efficiëntie.

Waterstofketel

Voordelen

• Geen CO₂-uitstoot bij verbranding: Mocht groene waterstof beschikbaar zijn, dan is het een volledig CO₂-vrije oplossing.
• Compatibel met bestaand gasnet: Een waterstofketel kan op het huidige aardgassysteem worden aangesloten, zonder grote aanpassingen aan de infrastructuur.
• Geen isolatieversterking nodig: Tegenstelling tot de warmtepomp is geen extra isolatie vereist.
• Snelle toepassing: Aangezien het systeem vergelijkbaar is met een traditionele ketel, is de overgang relatief eenvoudig.

Nadelen

• Nog in ontwikkeling: In Nederland is de waterstofketel nog niet beschikbaar voor particulieren. Proeven lopen op kleinere schaal.
• Hoge productiekosten van waterstof: Groene waterstof is momenteel nog duur en niet op grote schaal beschikbaar.
• Energie-investeringsprobleem: Het produceren van waterstof vereist veel elektriciteit, wat kan leiden tot druk op het energienetwerk.
• Veiligheid: Hoewel waterstof veiliger is dan aardgas, zijn er nog onzekerheden over de storingssituaties en lekken.

Vergeleken van efficiëntie en duurzaamheid

Volgens recente analyses zijn de efficiëntieverschillen tussen de warmtepomp en de waterstofketel aanzienlijk. Een studie van Jan Rosenow, verbonden aan de Universiteit van Oxford, onderzocht 32 onafhankelijke studies over de duurzaamheid en efficiëntie van verschillende verwarmingssystemen. Deze studies werden uitgevoerd door onder meer het IPCC, IEA, IRENA en Fraunhofer.

De studie concludeert dat de efficiëntie van de warmtepomp hoger is dan die van de waterstofketel. Dit komt omdat de warmtepomp energie uit de omgeving gebruikt, terwijl de waterstofketel elektriciteit nodig heeft om het waterstofgas te maken. In dit proces ontstaat energieverlies.

Een waterstofketel heeft bijvoorbeeld een rendement van ongeveer 95%, maar het maken van waterstof vereist een efficiëntie van ongeveer 75%. Daardoor is de eind-energie-omzetting rond de 70%. Dit ligt lager dan de COP van een warmtepomp, die vaak boven de 3 ligt.

Duurzaamheid

In het kader van duurzaamheid is de warmtepomp het efficiëntere en duurzamere keuze, mits de elektriciteit groen is. De waterstofketel is theoretisch duurzaam, maar de productie van waterstof is nog niet op schaal mogelijk met groene elektriciteit. Momenteel is de meeste waterstof nog steeds gemaakt met aardgas (blauwe waterstof) of via fosiele brandstoffen (grijze waterstof), wat geen CO₂-vrije oplossing biedt.

Daarnaast is er een belangrijk verschil in de energieopslag. Een warmtepomp kan direct warmte leveren, terwijl de productie van waterstof een tussentijdse opslag vereist. Dit maakt de waterstofketel minder geschikt voor toepassing in de particuliere woningbouw, waar het direct gebruik van warmte belangrijk is.

Praktische toepassing en beschikbaarheid

Warmtepomp

De warmtepomp is op dit moment de enige duurzame verwarmingsoplossing die beschikbaar is voor particulieren. Er zijn meerdere soorten op de markt, waaronder:

• Lucht-water warmtepomp: Verwarmt het huis door warmte te halen uit de lucht.
• Grond-water warmtepomp: Haalt warmte uit de grond met behulp van grondleidingen.
• Water-water warmtepomp: Gebruikt het water uit een zwembad of gracht als warmtebron.

De installatie van een warmtepomp vereist een goed geïsoleerde woning. Bij een slecht geïsoleerde woning kan de efficiëntie van de warmtepomp afnemen, wat leidt tot hogere energiekosten. Daarom is het vaak noodzakelijk om eerst investeringen in isolatie aan te brengen.

Een warmtepomp is een dure investering, maar de overheid biedt subsidies aan via het Energieprestatieverbeteringssubsidieregeling (EPV). Deze subsidies zijn afhankelijk van het isolatievermogen van de woning en het type warmtepomp dat wordt geïnstalleerd.

Waterstofketel

De waterstofketel is in Nederland nog in de testfase. Het enige prototype is ontwikkeld door Remeha, een ketelproducent uit Apeldoorn. In 2019 presenteerde het bedrijf een prototype op de Bouwbeurs in Utrecht. Hoewel het prototype veelbelovend is, is er nog geen massale productie van waterstofketels voor particulieren.

Een belangrijk obstakel is de infrastructuur. De productie van groene waterstof is nog niet op schaal mogelijk. Momenteel is de meeste waterstof gemaakt met aardgas, wat niet duurzaam is. Daarnaast is er nog geen duidelijk beleid van de overheid over hoe waterstof op lange termijn een rol kan spelen in de woningbouw.

In België zijn er al enkele duizenden waterstofketels van Viessmann in gebruik. Deze ketels zijn aangepast om op waterstof te werken, maar ze zijn niet in Nederland toegestaan. De overheid wil eerst testen uitvoeren, zoals in Hoogeveen, voordat er een brede invoering kan plaatsvinden.

Kostenanalyse

De kosten van een verwarmingsinstallatie zijn voor een woningeigenaar een belangrijke overweging. Hieronder geven we een overzicht van de investerings- en operationele kosten van een warmtepomp en een waterstofketel.

Warmtepomp

• Aanschafprijs: De aanschaf van een warmtepomp varieert vanaf €7.000 tot €20.000, afhankelijk van de grootte van de woning en het type warmtepomp.
• Installatiekosten: Extra kosten kunnen optreden voor grondleidingen of het aansluiten van de warmtepomp op het verwarmingsnetwerk.
• Subsidies: De overheid biedt subsidies via de EPV, wat tot €6.000 aan financiering kan opleveren.
• Energiekosten: De energiekosten zijn afhankelijk van de efficiëntie (COP) en de elektriciteitsprijs. Een warmtepomp met een COP van 4 en een elektriciteitsprijs van €0,25 per kWh levert een warmtekost van €0,0625 per kWh.

Waterstofketel

• Aanschafprijs: De aanschafprijs van een waterstofketel is op dit moment onbekend, omdat er geen modellen voor particulieren beschikbaar zijn. Het prototype van Remeha is nog in de testfase.
• Installatiekosten: Er zijn geen extra kosten voor installatie, aangezien het systeem compatibel is met het bestaande gasnet.
• Subsidies: Er zijn geen subsidies voor waterstofketels, omdat het systeem nog niet voor particulieren is toegestaan.
• Energiekosten: De energiekosten zijn afhankelijk van de prijs van waterstof. Momenteel is groene waterstof nog duur, en de productiekosten zijn nog onduidelijk.

Veiligheid

Zowel de warmtepomp als de waterstofketel is veilig in gebruik, maar er zijn belangrijke verschillen in de risico’s.

Warmtepomp

Een warmtepomp is een elektrisch apparaat en heeft geen brandstof nodig. Hierdoor zijn er weinig veiligheidsrisico’s. De enige risico’s zijn elektrische storingen of lekken in het koudemiddel, wat zelden voorkomt.

Waterstofketel

Waterstof is een licht gas dat snel in de lucht stijgt, wat het veiliger maakt dan aardgas. Volgens hoogleraar Ad van Wijk van de TU Delft is waterstof veiliger dan aardgas, omdat het sneller wegzakt en minder kans maakt op brand of explosie.

Toch zijn er nog onzekerheden over de veiligheid van waterstofketels. Er zijn nog weinig testen uitgevoerd met waterstofketels in woningen, en de veiligheidstandaarden zijn nog in ontwikkeling. Daarom is het belangrijk dat de overheid eerst kleine testprojecten uitvoert voordat er een brede invoering kan plaatsvinden.

Toekomstuitzichten en beleid

Warmtepomp

De warmtepomp is op dit moment de meest praktische en beschikbare oplossing voor duurzame verwarming. De overheid streeft naar een gasvrij Nederland tegen 2050 en ziet de warmtepomp als een belangrijke bouwsteen in deze transitie. Daarnaast is er een duidelijk beleidskader met subsidies en financiële ondersteuning voor woningeigenaars die overstappen naar een warmtepomp.

Waterstofketel

De waterstofketel is nog in de kinderschoenen. Er zijn enkele testprojecten in Hoogeveen en elders, maar er is geen duidelijk beleidskader. De overheid is voorzichtig met de invoering van waterstofketels, omdat er nog onzekerheden zijn over de efficiëntie, veiligheid en schaalbaarheid van het systeem.

Volgens Nefit-Bosch, een ketelproducent uit Deventer, is het aannemelijk dat er eerst hybride systemen ontwikkeld zullen worden, waarin een warmtepomp en een waterstofketel samenwerken. In de zomer kan de warmtepomp het hoofd werk doen, en in de winter kan waterstof ingezet worden bij piekbelastingen.

Conclusie

Zowel de warmtepomp als de waterstofketel zijn potentiële oplossingen voor duurzame verwarming. De warmtepomp is op dit moment de meest praktische en beschikbare optie. Het systeem is efficiënt, duurzaam en wordt al op de markt aangeboden. Echter, het vereist een goed geïsoleerde woning, wat extra kosten kan opleveren.

De waterstofketel is theoretisch een aantrekkelijke optie, omdat het geen CO₂-uitstoot levert en compatibel is met het bestaande gasnet. Momenteel is het systeem echter nog niet beschikbaar voor particulieren, en de productie van groene waterstof is nog niet op schaal mogelijk. Daarnaast zijn er nog onzekerheden over de efficiëntie en veiligheid van het systeem.

Voor woningeigenaars die nu een beslissing moeten nemen over verwarming, is de warmtepomp de meest logische keuze. Voor bedrijven en woningbouwers die op de lange termijn naar duurzame oplossingen kijken, is het interessant om te volgen hoe de waterstofketel zich ontwikkelt. In de toekomst kan het zijn dat beide systemen samenwerken in hybride oplossingen, die de voordelen van beide systemen combineren.

Bronnen

1. AD.nl – Cv-ketel op waterstof duurzamer én goedkoper dan warmtepomp
2. Allesverduurzamen.nl – Verwarmen en koelen met waterstof
3. Wattisduurzaam.nl – 32 onafhankelijke studies bevestigen bierviltje over waterstofketel
4. Anders-verwarmen.nl – Waterstof cv-ketel kopen