In juni 2023 kwam de Duitse denktank Agora Energiewende met een omvangrijke studie naar de potentie van grootschalige warmtepompen naar buiten. De huidige vraag naar lagetemperatuurwarmte onder de 200 graden Celsius bedraagt ongeveer 1.000 terawattuur, en technisch gezien zou dit allemaal door warmtepompen kunnen worden gedekt. Grootschalige warmtepompen zouden volgens programmamanager gebouwen en warmtenetten Uta Weiß bijzonder aantrekkelijk zijn voor de industrie en stadsverwarming. Maar om het potentieel van grootschalige warmtepompen te kunnen benutten, moeten de overheid en de particuliere sector de handen ineenslaan.

Duitsland heeft zich voorgenomen om al in 2045 klimaatneutraal te zijn, wat betekent dat de middelhoge warmtevraag dan ook CO2-neutraal zal moeten zijn. Voor 2030 heeft het land een bindende doelstelling van 65 procent CO2-reductie ten opzichte van 1990. 10 procent meer dan de bindende Nederlandse doelstelling en 5 procent hoger dan het streefdoel.

In 2021 was de vraag naar warmte onder de 200 graden Celsius verantwoordelijk voor 43 procent van het Duitse eindenergieverbruik. 80 procent van deze vraag wordt gedekt door fossiele brandstoffen en heeft geresulteerd in een uitstoot van broeikasgassen van 215 miljoen ton CO2-equivalenten.

Grootschalige warmtepompen kunnen een cruciale rol spelen bij het verduurzamen van de warmte onder de 200 graden, ongeveer een kwart van de Duitse broeikasgasemissies, wat een enorm potentieel zou creëren voor deze opkomende markt. In opdracht van Agora Energiewende onderzocht het gerenommeerde onderzoeksinstituut Fraunhofer IEG de potentie van grootschalige warmtepompen en wat er nodig is om deze te exploiteren.

Lees ook: 1.500 terawattuur opwekken met grootschalige warmtepompen? Duitsland zou het kunnen

De Duitse vraag naar warmte tot 200 graden Celsius zal in 2045 rond de 1.070 terawattuur liggen en bestaat uit de volledige utiliteitsvraag naar warmte van 90 tot 110 graden Celsius en de industriële vraag naar warmte tot 200 graden Celsius, wat ongeveer een derde is van de totale Duitse industriële warmtevraag. De middelhoge warmtevraag bestaat weer uit de vraag naar ruimteverwarming (674 terawattuur), proceswarmte (199 terawattuur), heet water (132 terawattuur) en airconditioning en proceskoeling (66 terawattuur).

De potentie voor warmtepompen met een minimaal thermisch vermogen van 500 kilowatt ligt hier volgens Agora Energiewende ruim boven. Er is een minimale potentie voor geothermische energie aan de oppervlakte (450 terawattuur), diepe geothermische energie (300 terawattuur), zee- en rivierwater (86 terawattuur), riolering, kolenmijnen en datacentra (55 terawattuur) en industriële restwarmte (52 terawattuur).

Met deze 943 terawattuur ziet Weiß ruimte voor 1.571 terawattuur warmtelevering tot 200 graden Celsius. Zelfs dat is volgens haar nog steeds ‘een conservatieve schatting’, aangezien de berekeningen zijn gebaseerd op een gemiddelde COP (coefficient of performance) van 2,5. Warmtepompen in oude gebouwen – die slecht geïsoleerd zijn en aan renovatie toe zijn – halen doorgaans al een COP van 2,5.

Uit het onderzoek blijkt dat grote thermische warmtepompen in 70 procent van de Duitse vraag naar stadsverwarming in 2045 zouden kunnen voorzien. Om dit te bereiken heeft het land een gemiddelde jaarlijkse uitbreiding van minimaal 4 gigawatt aan nieuwe grote thermische warmtepompcapaciteit nodig. Hoe haalbaar is dit?
“Grootschalige warmtepompen maken gebruik van bewezen technologieën en zijn snel op te schalen. Toch staat de markt voor grote warmtepompen nog in de kinderschoenen. Naast de reeds geïnstalleerde 60 megawatt is er momenteel nog eens 600 megawatt in aanbouw of gepland.

Om de installatiesnelheid te verhogen is het belangrijk om standaardoplossingen te stimuleren, vooral in het prestatiebereik van 1 tot 10 megawatt. Gestandaardiseerde oplossingen kunnen ook de specifieke investeringskosten verlagen per megawatt geïnstalleerd vermogen. Grootschalige warmtepompen zijn momenteel nog klantspecifiek en kennen daardoor hoge productiekosten en zijn complex in de aanschaf.

Zo is er ruimte voor innovatie op het gebied van compressoren. Door deze verder te ontwikkelen verwachten fabrikanten meer natuurlijke koudemiddelen, flexibelere gebruiksmodus en hogere doeltemperaturen mogelijk te kunnen maken. Zo moeten grootschalige warmtepompen zich flexibel kunnen aanpassen aan de huidige situatie op de elektriciteitsmarkt met snellere belastingswisselingen en opstart- en uitschakelcommando’s.

Om op te schalen hebben fabrikanten aankoopzekerheid op de lange termijn nodig. Dit is cruciaal voor een sterke Europese productiecapaciteit van grootschalige warmtepompen.”

Lees ook: De warmtepomp kan hét succes worden van Europa’s wens om zelf te produceren

Wat hebben fabrikanten van grootschalige warmtepompen nodig van de Duitse overheid?
“Om te weten waar stadsverwarming in de toekomst zinvol is en van welke warmtebronnen die netwerken gebruik kunnen maken, hebben we gemeentelijke warmteplanning nodig. Duitsland kijkt hierbij nauwlettend naar Nederland.

De Nederlandse warmteplannen (de Transitievisies Warmte, red.) zijn zeker een inspiratie geweest voor het Duitse beleidsdebat. Ze hebben ook bijgedragen aan de totstandkoming van het idee dat gemeenten het voortouw moeten nemen bij de planning, omdat zij de omstandigheden ter plaatse het beste kennen.”

Wat zou de nationale overheid als eerste moeten aanpassen?
“De overheid moet streven naar de juiste mix van CO2-beprijzing en energiebelasting om de juiste verhouding te garanderen tussen elektriciteits- en gasprijzen voor industriële toepassingen en stadsverwarming, daarbij de efficiëntievoordelen van warmtepompen ten opzichte van gasboilers te weerspiegelen. Het huidige subsidieprogramma in Duitsland voor efficiënte warmte helpt de prijskloof tussen warmtepompen en fossiele verwarming te dichten, maar moet worden uitgebreid.

In het algemeen zou het financieringslandschap moeten worden aangepast omdat de huidige parallelle subsidies van fossiel gestookte warmtekrachtkoppeling en van klimaatneutrale warmte op zijn minst gedeeltelijk tegengesteld aan elkaar. Dit gaat respectievelijke via de co-generatie wet en via het financieringsprogramma voor efficiënte warmtenetten.”

In hoeverre is de enorme potentie van (grootschalige) warmtepompen bekend in Duitsland?
“Wetenschappelijke studies hebben al lang het belang van warmtepompen aangetoond, ook van grootschalige warmtepompen. Ze hebben ook de noodzaak van elektrificatie benadrukt. Het grote publiek begint nu pas de belangrijke rol te begrijpen die warmtepompen kunnen spelen in de warmtetransitie.

Dit zal de komende jaren nog duidelijker worden, omdat de prijzen voor fossiele brandstoffen blijven stijgen als gevolg van de effecten van het komende Europese emissiehandelssysteem voor de gebouwde omgeving en wegvervoer, dat vanaf 2027 zijn intrede zal doen.”