De materialen voor de warmtepomp zijn niet zo duurzaam, maar hoe komt dat precies?

04.05.2023 Brendan Hadden

De materialen voor de warmtepomp zijn niet zo duurzaam, maar hoe komt dat precies?
©Milieu Centraal

In februari kondigde de Nationale Milieudatabase (NMD) aan dat het materiaalgebruik van warmtepompen meer milieu-impact heeft dan voorheen gedacht. In de nieuwe berekening kan de warmtepomp zelfs op 16 tot 37 procent van de toegestane MPG-score (Milieuprestatie Gebouwen) bij nieuwbouw uitkomen. Maar wat zijn precies die materialen die zo’n negatieve impact op het milieu hebben?

De herziene milieuscore voor warmtepompen leidde tot een hoop ophef. Met zo’n slechte milieuscore wordt het aanzienlijk moeilijker om een gebouw van een warmtepomp te voorzien en nog steeds aan de milieuprestatie-eis te laten voldoen. Om problemen op korte termijn te voorkomen is dus ook een ‘tijdelijke verrekenfactor’ ingevoerd, waardoor voorlopig de oude milieuscore mag worden gehanteerd.

Al met al is de warmtepomp nog steeds duurzamer dan de cv-ketel. Bij de milieuprestatie gaat het alleen om de milieu-impact van de gebruikte materialen, niet de milieu-impact over de gehele levensduur inclusief energieprestatie. TNO stelde onlangs een notitie op in opdracht van minister Hugo de Jonge (Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening), waarin ze concludeerden dat “de milieu-impact van warmtepompen weliswaar hoger zijn dan voor cv-ketels wat betreft productie, onderhoud en afvalverwerking, maar dat dit effect ruimschoots wordt gecompenseerd gedurende de gebruiksfase door een lager aardgasverbruik” (zie onderstaande figuur).

Lees ook: Minister De Jonge verduidelijkt energieprestatie- én milieuprestatie-eisen, inclusief alle uitzonderingen

Toch roept de slechte milieuscore voor warmtepompen vragen op. Wat zijn die materialen in een warmtepomp, die zo schadelijk voor het milieu zijn? Is het realistisch dat de materialen voor een warmtepomp goed zijn voor 16 tot 37 procent van de milieu-impact van een nieuw gebouw? En wat kan daar aan worden gedaan?

©TNO | Milieu-impact, bij gebruik van een grijze elektriciteitsmix, over de hele levensduur van de drie warmteopwekkingssystemen: cv-ketel (CV), hybride systeem (HS) en all-electric warmtepomp (AWP), met drie energieverbruiksscenario’s (laag, midden en hoog verbruik). De foutbalk geeft de spreiding weer ten gevolge van variatie in koudemiddelen.


Metalen en kunststof
De belangrijkste bestandsdelen van een warmtepomp qua volume zijn gemaakt van metalen en kunststof. Groenpand somt de basiselementen van een warmtepomp op: pomp, condensor, verdamper, ventilator, en expansieventiel. In de levenscyclusinventarisatie op de website van de NMD is te zien dat deze onderdelen van verschillende metalen gemaakt worden. Daarnaast wordt voor een groot deel van de buizen en leidingen kunststof gebruikt.

De metalen die het meest gebruikt worden zijn (roestvrij) staal, koper en aluminium. Hoewel dit geen schaarse materialen zijn, zijn het wel wat de Wereldbank cross-cutting minerals noemt: metalen die voor verschillende duurzame technologieën belangrijk zijn, en waarvoor de vraag in alle scenario’s dus groot zal blijven. De ‘uitputting’ van grondstoffen is een van de (elf) factoren die een rol spelen bij het berekenen van de milieu-impact, dus dit zal effect hebben op de score van een warmtepomp.

Ook de manier waarop grondstoffen worden gewonnen wordt meegenomen. Hier is het niet gek dat aluminium en koper een hoge impact hebben. Aluminium produceren is een emissie-intensief proces, omdat er verschillende stappen nodig zijn tussen het winnen van bauxiet en het bruikbare eindproduct aluminium. Voor koper geldt dat met name het mijnen een energie-intensief proces is, dat steeds meer energie vereist door de afnemende kwaliteit van erts.

Toch is de milieu-impact van deze materialen bij de warmtepomp nog niet enorm verschillend dan bij de cv-ketel. TNO berekende voor zowel cv-ketels als warmtepompen de ‘Milieu Kosten Indicator’ (MKI), een bedrag dat de totale kosten van een product voor het milieu en de maatschappij uitdrukt. Als je koudemiddel buiten beschouwing laat kwam dit voor de cv-ketel op 164 euro uit, voor een hybride warmtepomp 257 euro, en voor een all-electric warmtepomp 187 euro (zie figuur hieronder) – geen enorme verschillen op de gehele levensduur (zie eerste figuur). Als je alleen naar de emissies kijkt zijn die voor de materialen bij warmtepompen zelfs lager dan bij de cv-ketel.

©TNO | Vergelijking van de milieu-impact en broeikasgasemissies van (de materialen van) verschillende warmteopwekkingssystemen. De foutbalk geeft de spreiding weer ten gevolge van variatie in koudemiddelen.

Koudemiddel de grote boosdoener
Zoals uit de grafiek van TNO blijkt zit het grote verschil in milieu-impact tussen warmtepompen en cv-ketels in het gebruik van koudemiddel. Koudemiddelen zijn de stoffen die worden gebruikt om warmte te transporteren, en zijn in veel gevallen enorm krachtige broeikasgassen. Met name de zogeheten ‘F-gassen’ die in veel warmtepompen worden gebruikt hebben een negatieve milieu-impact als ze vrijkomen (TNO schat in dat 4-5 procent lekkage op jaarbasis normaal is). Zo is bij de hybride warmtepomp koudemiddel verantwoordelijk voor 55 procent van het totale MKI-bedrag en 89 procent van de totale broeikasgasemissies (in kilogram CO2-equivalenten).

Lees ook: Koudemiddelen: Het klimaat en onze gezondheid als verdienmodel?

Wel plaatst TNO een aantal kanttekeningen bij hun aannames. Zo is de milieu-impact van koudemiddelen erg afhankelijk van het type dat gebruikt wordt. Hoewel TNO gekozen heeft voor een waarde die een representatief beeld van de markt oplevert, is de bandbreedte tussen de meest- en minst vervuilende koudemiddelen erg groot. Ook is TNO uitgegaan van een hogere hoeveelheid koudemiddel (4,9 kilogram) dan de meeste huizen waarschijnlijk gebruiken en een hoog jaarlijks percentage lekkage (6 procent).

Op dit vlak kan in de nabije toekomst al veel veranderen. De EU heeft aangekondigd F-gassen versneld te willen uitfaseren. Mogelijk kan het zijn dat deze middelen al in 2026 verboden worden.

©TNO | Broeikasgasemissies (global warming potential) bij lekkage van verschillende koudemiddelen. Momenteel zijn R410a en R32 de meest gebruikte middelen.

Elektronica nog buiten beeld
Een andere kanttekening die TNO bij de notitie plaatst is dat er nog onvoldoende specifieke data voor elektronica is om een accurate vergelijking te maken. Zo is de elektronica bij de analyse van de all-electric warmtepomp als koper geclassificeerd, terwijl het bij de andere systemen als ‘elektronische componenten’ (een mix van materialen) is meegenomen.

In de berekening van TNO lijkt elektronica geen doorslaggevende rol te spelen, maar er zijn redenen om te denken dat de milieu-impact van dit onderdeel groter kan zijn. Met name het tekort aan microchips begint ook voor warmtepompfabrikanten een probleem te worden. En hoewel het volume aan materiaal dat voor microchips nodig is relatief klein is, kost zowel het belangrijkste materiaal – silicium – als het product zelf veel energie om te produceren.

Een lekdicht argument voor de warmtepomp
De aankondiging van de NMD over de milieu-impact van warmtepompen werd gretig aangehaald door tegenstanders van de warmtepomp. Ook toen werd er door experts al snel op gewezen dat het alleen om de materialen ging, en niet om de milieuprestatie over de gehele levensduur.

De notitie van TNO bevestigt dat de warmtepomp nog steeds de duurzame keuze is. Toch blijkt ook dat materiaalgebruik een pijnpunt is in het argument voor de warmtepomp. Met name het gebruik van het verkeerde koudemiddel kan een hoop milieuwinst teniet doen.

TNO doet dan ook de aanbeveling om zoveel mogelijk over te stappen op alternatieve koudemiddelen, zoals propaan, die een aanzienlijk lagere impact hebben. Ook wijst TNO op de milieu-impact van koper, en het belang van meer recyclen.

De voorzitter van de NMD, Paul ten Kroode, ziet de slechte MKI-score van de warmtepomp al met al als een ‘blessing in disguise’. “Een ander koelmiddel, slimmere elektronica, optimalisatie van de levensduur en circulaire ontwerp strategieën middels hergebruik van materialen zijn volop in discussie”, schrijft Ten Kroode. “In de toekomst zal dat tot substantieel betere MKI-scores kunnen leiden. En dat is wat het stelsel feitelijk beoogt: het aanjagen van innovatie om tot duurzame bouwproducten en duurzame gebouwen te komen.”