Het groene break-even point van de warmtepomp

16-01-2017

Sla een vakblad open, lees de fora op internet, loop over een bouw- of renovatiebeurs of bezoek een conferentie en het wordt duidelijk dat energieneutraal bouwen het centrale thema van deze tijd is. Om 0 op de meter te bereiken, kunnen talloze energiebesparende maatregelen genomen worden.

Van isolatie tot het plaatsen van zonnepanelen, van ventilatie met warmteterugwinning tot warmtepompen. Kenmerkend voor energieneutraal bouwen is dat de energie die gebruikt wordt in balans is met de energie die opgewekt wordt. Een balans die alleen bereikt wordt door enerzijds het energieverbruik zo laag mogelijk te houden en anderzijds de benodigde energie duurzaam op te wekken. Vanuit dat oogpunt is de opmars van de gasloze woning of het all-electric gebouw niet meer te stuiten. Of lijkt dat maar zo?

Gebouwgebonden energie
Iedere woning of gebouw verbruikt energie. Naast de gebruikersenergie voor apparaten en verlichting, is dat voornamelijk de zogenaamde gebouwgebonden energie. Dat is de energie die nodig is om de woning of het gebouw te verwarmen of te koelen, te ventileren en te voorzien van warm tapwater. Deze energie kan worden opgewekt uit vele verschillende bronnen; hernieuwbare (duurzame) en eindige bronnen (fossiele brandstoffen). Tot voor kort werd de gebouwgebonden energie vrijwel uitsluitend opgewekt uit eindige bronnen, met gas als belangrijkste fossiele brandstof.  De reserves van deze bronnen zijn beperkt, dus we moeten er zuinig mee omgaan. Bovendien stoten fossiele brandstoffen bij verbranding CO2 uit. Ook dat is niet wenselijk. Maar wat is het alternatief? Kunnen we onze woningen en gebouwen verwarmen zonder gasaansluiting?  Er wordt veel over gepraat, maar is het in de praktijk ook breed toepasbaar? Tijd voor een vergelijking tussen de cv-ketel en de warmtepomp.

Eerlijk vergelijken
Gasloos verwarmen. De techniek is er klaar voor, maar het hangt van méér af of de (extra) investering ook werkelijk een positief effect op het milieu heeft. Wat is het werkelijke energiebesparingspotentieel en wat is het CO2 reductiepotentieel zijn belangrijke vragen die beantwoord moeten worden. Of anders gesteld; wanneer is het voor het milieu rendabel om de cv-ketel te vervangen door een warmtepomp voor het verwarmen van een woning of bedrijfsgebouw? Om een eerlijke vergelijking te maken van de CO2 uitstoot van beide systemen is het van belang om dit te doen op basis van het gebruik van primaire energie van de opwekker. Een cv-ketel gebruikt gas, een warmtepomp elektriciteit.

De CO2 uitstoot van de CV ketel
Voor de cv-ketel geldt dat het de primaire bron die gebruikt wordt, aardgas,  een uitstoot van 0,0560 kg/CO2 per MJ heeft. Wanneer we uitgaan van een gemiddeld rendement van ca. 90% van de cv-ketel, dan krijgen we met een eenvoudig rekensommetje inzicht in de CO2 uitstoot van een cv-ketel: 0,0560/0,9 = 0,0622 kg CO2 per MJ warmte. 

De CO2 uitstoot van de warmtepomp
Het gemiddeld jaarrendement van een warmtepomp wordt aangegeven met de SCOP Seasonal Coëfficiënt of Performance.  Deze prestatiecoëfficiënt ligt gemiddeld op 4,2. Een warmtepomp wordt echter gevoed met elektriciteit, die in veel gevallen in elektriciteitscentrales opgewekt wordt. Om nu de CO2 uitstoot van een warmtepomp eerlijk te vergelijken met andere warmte-opwekkers zoals de cv-ketel, moet het rendement van de elektriciteitscentrale mee gewogen worden. Hiervoor wordt de PER factor, de Primaire Energie Ratio gebruikt. De PER factor is het gemiddelde rendement van de Nederlandse elektriciteitscentrale. Door de overheid is dit opwekkingsrendement vastgesteld op 39%. De CO2 uitstoot van de gebruikte primaire energie voor opwekking van elektriciteit is 0,0694 kg CO2 per MJ. Dit is de gewogen gemiddelde uitstoot van brandstoffen zoals olie, kolen, aardgas en afvalverbranding die in de energiecentrales wordt gebruikt. De rekensom voor warmtepompen wordt dan 0,0694/0,39/ 4,2 = 0,04236 kg CO2 per MJ warmte.

Het groene break even point
Met bovengenoemde getallen is de minimale COP die benodigd is om minder CO2 uitstoot met een warmtepomp te hebben eenvoudig uit te rekenen:

Primaire uitstoot gas / ketelrendement = primaire uitstoot bron centrale / PER factor / COP
0,0560/0,9 = 0,0694/0,39/ COP is een minimale COP van 2,86

Hierbij moet nadrukkelijk opgemerkt worden dat ondanks alle investeringen in duurzame energie zoals windmolens en stegcentrales het opwekkingsrendement van 39% al sinds jaar en dag gehanteerd wordt. Een gedateerd getal. Het is dan ook de hoogste tijd voor de overheid om dit te herzien. Volgens de branchevereniging is een opwekkingsrendement van 47% een stuk reëler. Bij dit rendement hoeft de warmtepomp nog maar een COP van 2,37 te behalen.

Groene ontwikkeling
Waar voor de cv-ketel het hoogst bereikbare rendement al behaald is, zowel in verwarmingsstand als in de stand voor het produceren van warm tapwater, geldt dat voor de warmtepomp niet. Warmtepompen met een seizoen SCOP van 2,86 zijn gemeengoed. En met de huidige techniek zijn, zeker voor huishoudelijke toepassingen, COP’s van 5 - 6 realiseerbaar. En de ontwikkelingen staan niet stil. Elektriciteit zal in de toekomst steeds vaker duurzaam opgewekt worden en verbeteringen in de techniek van warmtepompen zullen de COP nog verder verhogen. De PER factor zal per saldo steeds beter worden. Energieneutraal bouwen is dan ook zeker geen science fiction. De warmtepomp in combinatie met het gebruik van duurzaam opgewekte energie brengt (CO2) 0 op de meter binnen handbereik.

CO2 neutraal
Tel daarbij op het feit dat duurzaam opgewekte elektriciteit 100% CO2-neutraal is, dan wordt duidelijk hoe de gasloze woning of het all electric gebouw met behulp van de warmtepomp een essentiële rol speelt in een toekomstige CO2-  vrije, duurzame samenleving.

Bron: CoBouw




<< terug