Als Europa de uitstootdoelen van 2050 wil behalen, is er op het gebied van de industrie nog veel werk aan de winkel. Het gebruik van een warmtepomp in de industrie is niet ongebruikelijk, maar nog verre van breed geïmplementeerd. Warmte365 sprak Simon Spoelstra, projectmanager bij TNO, over de werking en uitdagingen van de industriële warmtepomp.

De Europese industrie is momenteel goed voor 25 procent van de totale energieconsumptie en 20 procent van de uitstoot van broeikasgassen. 66 procent van al het Europese industriële energiegebruik wordt gebruikt voor verwarmingsprocessen, hier kan de industriële warmtepomp dus  een belangrijke rol spelen bij het verduurzamen van de industrie. De rest van de industriële thermische warmtevraag bestaat uit proceskoeling, ruimteverwarming en ruimtelijk koelen.

TNO verdeelt de industriële warmtevraag in lage temperaturen onder de 200 graden Celsius (37 procent van de industrie) en hoge temperaturen boven de 200 graden Celsius (63 procent van de industrie). In de nabije toekomst zal de warmtepomp vooral worden toegepast onder de 200 graden Celsius. Als deze verwarmingsprocessen kunnen worden vervangen door een warmtepomp die draait op hernieuwbare energie kan de energieconsumptie én CO2-uitstoot van de industrie flink dalen.

De COP is de ratio tussen de elektriciteitsinput en de geleverde warmte. De COP is een belangrijke parameter om het niveau van efficiëntie van de warmtepomp in kaart te brengen. De waarde varieert normaliter tussen de 2 en de 5, waar een hogere score een hoger efficiëntie niveau voor de warmtepomp betekend.

De industriële warmtepomp kan er voor zorgen dat een deel van de restwarmte van industrieën hergebruikt kan worden binnen zijn eigen industriële proces. Als een warmtepomp met een COP van 4 wordt ingezet voor hetzelfde proces wordt er nog maar 25 procent van deze warmte teruggeven aan de omgeving, de andere 75 procent van de warmte kan worden hergebruikt.

Zolang er hernieuwbare energie wordt gebruikt voor dit proces kan het verwarmingsproces volledig uitstootvrij worden gemaakt. Als er energie uit fossiele brandstoffen wordt gebruikt dan kan wordt de industriële uitstoot met 67 procent verminderd door het gebruik van een warmtepomp, afhankelijk van de COP en de manier waarop elektriciteit wordt geproduceerd.

TNO verwacht dat de totale waarde keten voor de industriële warmtepomp in Europa  een jaarlijkse omzet van 2,3 miljard euro kan bereiken en 14.500 banen kan creëren. Ze gaan er hierbij vanuit dat de warmtepomp een jaarlijkse marktuitrol van 5 procent van zijn potentieel behaalt. 

Werking
Door de complexiteit en diversiteit van industriële processen moet een warmtepomp nu over het algemeen op maat worden gemaakt voor specifieke doeleinden. De basiswerking van het meest gangbare type  industriële warmtepomp is vergelijkbaar met die van een koelkast of airconditioner.

Het maakt gebruik van een werkmedium dat circuleert door een gesloten systeem, waarbij warmte wordt opgenomen bij een lage temperatuur waardoor het koelmiddel verdampt. Een compressor comprimeert deze damp waardoor de druk en de temperatuur hiervan toenemen. Vervolgens condenseert de damp bij een hogere temperatuur en geeft daarbij warmte af.  

Implementatie en uitdagingen
Overschakelen op een warmtepomp in een industrieel proces vereist gespecialiseerde planning, ontwerp, productie en installatie. Industriële warmtepompen zijn vaak ontworpen voor specifieke processen waardoor massaproductie momenteel beperkt is, wat de ontwerp- en productiekosten opdrijft.

Volgens Spoelstra is schaalvergroting van de productiecapaciteit nodig voor bredere implementatie van de industriële warmtepomp. Warmtepompen hebben momenteel nog hoge investeringskosten waardoor de terugverdienperiode te lang is om de investering voor bedrijven aantrekkelijk te maken. Fondsen kunnen mogelijk een bijdragen leveren aan het commercialiseren van de warmtepomp.

Daarnaast meldt TNO dat het belangrijk is dat kennis uit verschillende takken wordt gecombineerd, technologieleveranciers moeten praten met consultants, beleidsmakers moeten in gesprek gaan met installateurs, en installateurs met financiers. Ook vereisen warmtepompen gespecialiseerde expertise om effectief te ontwerpen en te bedienen. Het gebrek aan deze kennis is een uitdaging voor de implementatie van de industriële warmtepomp.

Beleid
Een aantal landen heeft beleidsmaatregelen ingevoerd om de initiële kosten en informatiedrempels voor industriële warmtepompen te verlagen, meldt TNO. In Nederland valt de industriële warmtepomp onder de SDE++-regeling, bedrijven kunnen subsidies aanvragen voor een warmtepomp met een COP van minimaal 2,3.

In Duitsland kunnen subsidies in een financieringsprogramma voor energie-efficiëntie tot 55procent van de initiële kosten van de warmtepomp dekken tot een maximum van 15 miljoen euro per project.

Andere Europese landen hebben soortgelijke regelingen geïmplementeerd of bieden ondersteuning voor industriële warmtepompen als onderdeel van energie-efficiëntieverplichtingen. Sterkere doelstellingen zijn  essentieel om het potentieel voor warmtepompen te maximaliseren.