SYMPOSIUM
Cool and Comfort 100 – februari 2024

Industriële warmtepompen – The future is electrified, get ready!

Op 29 en 30 november 2023 vond in Praag de internationale conferentie Industrial Heat Pumps plaats. Zonder overdrijving een historisch event, want nooit eerder kwamen zoveel experts en ervaringsdeskundigen van industriële warmtepompen samen op dezelfde plek. Iedere deelnemer (ruim 150 waarvan de helft uit Tsjechië en de rest internationaal) legde nieuwe contacten, ontdekte technologische ontwikkelingen en kreeg inzichten over uitdagende toepassingen.

Hoge-temperatuur warmtepompen hebben een aanzienlijk potentieel voor het koolstofvrij maken van industriële procesverwarming door elektrificatie en energie-efficiëntie en vormen daardoor een sleuteltechnologie in de duurzaamheidsstrategie tegen 2030 van verschillende bedrijven. Hoewel de meeste toepassingen temperaturen vereisen van boven 100°C, is er slechts een beperkt aantal geschikte technologieën beschikbaar. Kennisoverdracht en praktijkvoorbeelden scheppen vertrouwen en geven hiermee de warmtepompmarkt een stevige duw in de goede richting. Dit is een pluim die deze conferentie alvast op zijn hoed kan steken.

Electrificatie + efficiëntie

“Ongeveer de helft van de warmtevraag in industriële processen ligt lager dan 200°C en dus perfect leverbaar door warmtepompen”, vertelt Jas Rosenow, wereldwijd een van de meest invloedrijke influencers ten voordele van de warmtepompindustrie. “Vandaag wordt in Europa nog 78% van die warmte bekomen door de verbranding van fossiele brandstoffen. Hier liggen ongelooflijke kansen tot verduurzaming. Tegelijk zullen de processen onder het vergrootglas worden gelegd wat ontegensprekelijk zal leiden tot belangrijke energiebesparingen. Electrificatie en efficiëntie gaan altijd hand in hand.”

“Mensen denken nog te veel dat warmtepompen vooral bruikbaar zijn in residentiële gebouwen, maar dat is niet waar”, klinkt Stephan Renz, chairman Technology Collaboration Programme on Heat Pumping Technologies bij IEA, duidelijk. “De eerste warmtepompen werden ontwikkeld voor industrieel gebruik, en pas daarna kwam de focus op woningen te liggen. Maar laten we vooral niet uit het oog verliezen dat ongeacht de toepassing of de context, de warmtepomptechnologie de hoeksteen vormt voor een veilig, betaalbaar, hoogefficiënt, schoon en net-zero energiesysteem voor verwarming en koeling.”

Heilige graal

Het is moeilijk om over betrouwbare data te beschikken over het gebruik van industriële warmtepompen en welke capaciteiten dit vertegenwoordigt, want zowel de eindgebruikers, de fabrikanten als de distributeurs staan niet te springen om deze gevoelige gegevens te delen. Dit zou een inkijk kunnen geven in hun business model, iets wat ze liever intern houden. Ook Thomas Nowak, afscheidnemend secretaris-generaal van EHPA, zoekt betrouwbare gegevens. “We hebben een uitgebreide rondvraag georganiseerd rond dit thema, en de meest gehoorde respons was dat het inderdaad zeer nuttig zou zijn om duidelijk zicht te krijgen op de situatie van industriële warmtepompen, maar er kwamen nauwelijks data binnen. Daarom mijn oproep naar de industrie om bij de volgende rondvraag ons uw antwoorden te bezorgen, en ik beloof dat we hiermee vertrouwelijk zullen omspringen.”

Bestaat de heilige graal voor een brede implementatie van industriële warmtepompen? Thomas Nowak noemt het niet met zoveel woorden, maar hij weet wel dat de trigger kan zijn: verstandig gebruik van restwarmte. “Overal waar er een koelvraag is, wordt er ook warmte geproduceerd. En hoe gebeurt het nu meestal? Meestal hetzelfde als wat er gebeurt in een woning waar de airconditioning in bedrijf is: de buitenunit staat op het dak en spuwt zijn warmte uit. Op industrieel niveau zitten we op een ander niveau. Iedere MW koelvermogen produceert 1,2 MW verwarmingsvermogen aan restwarmte. Neem een koelinstallatie met op jaarbasis 3.000 werkuren, dan betekent dat 3,6 GWh overtollige warmte die naar de omgeving wordt afgevoerd. Om deze hoeveelheid warmte op te wekken met gasgestookte warmtecentrales is ongeveer 400.000 m³ fossiel gas nodig. U zoekt de heilige graal? Hier is hij: restwarmte.”

Proceswarmte van 100°C tot > 500°C

“Zonder warmtebron is een warmtepomp waardeloos”, vertelt Cordin Arpagaus, Senior Research Engineer bij OST (Ostschweizer Fachhochschule). “We hebben de klassieke warmtebronnen die je ook kent van bij warmtepompen voor residentieel en commercieel gebruik – lucht, water, zon, geothermie – maar in de industrie ligt de focus op hergebruik van restwarmte. Ik geef één getal mee: de jaarlijkse warmtevraag in de Europese industrie schatten we op 1952 TWh. Een grootgebruiker van warmte, en dus ook fabrikant van restwarmte, is de papierindustrie met in de productieprocessen o.a. koken, drogen en bleken. De warmtevraag kan voor een belangrijke deel worden ingevuld met verstandig hergebruik van de restwarmte.”

Cordin Arpagaus geeft ook een overzicht van waar we nu eigenlijk staan met de HT warmtepompen voor de industrie. Hij deelt hiervoor de markt op in vier categorieën, afhankelijk van de warmtevraag. Proceswarmte < 100°C maakt 11% uit, en hiervoor zijn de warmtepompen al in gebruik. Proceswarmte tussen 100 en 200°C is goed voor 26%. Warmtepompen voor deze warmtevraag zijn ontwikkeld en verschijnen op de markt (al dan niet in een proefscenario). Maar aan de échte uitdaging moeten we nog komen. Proceswarmte tussen 200 en 500°C betekent 11%, terwijl de hoofdmoot bestaat uit proceswarmte hoger dan 500°C (52%). Voor deze twee laatste categorieën zijn we nog aan het uitzoeken of de warmtevraag haalbaar is met HT warmtepompen. Hier zijn we nog ver verwijderd van kant en klare oplossingen. Maar ik sluit mij aan bij dezelfde boodschap die al meerdere sprekers hebben gelezen: de eerste stap naar verduurzaming is het energieverbruik verminderen. Daarvoor heb je geen HT warmtepompen nodig.”

Door Rudy Gunst