Nu de Europese Unie heeft besloten dat F-gassen in warmtepompen versneld worden uitgefaseerd, moeten er in rap tempo warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen de markt op komen. Voor warmtepompen in woningen gaat dat voornamelijk om propaan.

In een reeks artikelen inventariseert Warmte365 hoe het ervoor staat met de overstap van F-gassen naar natuurlijke koudemiddelen. In dit eerste artikel: warmtepompen voor woningen.

Tot voor kort werden vooral synthetische koudemiddelen gebruikt in warmtepompen. Die hebben het voordeel dat ze niet of nauwelijks reageren met andere stoffen en daardoor erg veilig zijn. Maar wanneer die F-gassen in de atmosfeer terechtkomen, bijvoorbeeld bij een lekkage of bij demontage aan het eind van hun levensduur, hebben ze wel een grote milieu-impact. F-gassen hebben namelijk een hoog Global Warming Potential (GWP): de mate waarin ze bijdragen aan het broeikaseffect ten opzichte van CO2.

De voorheen veelgebruikte F-gassen R134a en R410a hebben een GWP van respectievelijk 1430 en 2088. Omdat die GWP’s zo hoog zijn, wordt het gebruik van synthetische koudemiddelen in warmtepompen de komende jaren stapsgewijs afgeschaald. Volgens de F-gassenverordening moet de verkoop van nieuwe producten met F-gassen in 2050 volledig uitgefaseerd zijn. 

Om die GWP van koudemiddelen in warmtepompen drastisch omlaag te brengen wordt de oplossing gevonden in natuurlijke koudemiddelen. En als het aankomt op natuurlijke koudemiddelen heb je eigenlijk drie mogelijkheden: ammoniak, koolstofdioxide (CO2) en koolwaterstoffen (zoals propaan, propeen en isobutaan).

Propaan warmtepompen in woningen
Van die natuurlijke koudemiddelen is voor warmtepompen in woningen propaan duidelijk de populairste vervanger. Er bestaan al jaren warmtepompen die propaan gebruiken als koudemiddel. Maar vooral het afgelopen jaar hebben veel fabrikanten de knop omgezet, vertelt Zohar Tzur, projectmanager techniek, veiligheid en milieu bij de NVKL (Nederlandse Vereniging van ondernemingen op het gebied van Koudetechniek en Luchtbehandeling).

Warmtepompen voor woningen die propaan (R290) als koudemiddel gebruiken zijn al te vinden bij bijvoorbeeld Triple Solar, Ecoforest, Vaillant, Weheat en Alpha Innotec. Die warmtepompen zijn beschikbaar in een verscheidenheid aan vermogens, van 1 kilowatt tot 20 kilowatt. Dit zijn met name lucht-water-warmtepompen, maar er zijn ook enkele water-water-modellen beschikbaar. Er is dus zeker al een bestaand aanbod aan propaan warmtepompen, en naar verwachting komen daar in de loop van het jaar nog meer bij.

Propaan is een goede vervanger van F-gassen, omdat koolwaterstoffen al veel gebruikt worden in apparaten zoals koelkasten en grotere industriële installaties. Daardoor zijn de eigenschappen en manier waarop ermee gewerkt moet worden al bekend, vertelt Tzur. Ook is propaan genoeg voorhanden, het is een restproduct dat verkregen wordt bij olieraffinage en aardgasproductie.

En bovenal heeft propaan een GWP van 3, wat een heel stuk lager is dan zijn synthetische voorgangers. Met propaan kunnen nog steeds hoge temperaturen bereikt worden en de bestaande warmte-afgiftesystemen in gebouwen kunnen in veel gevallen gewoon gebruikt blijven worden.

Het belangrijkste nadeel van propaan is dat het een explosieve stof is, waardoor er extra veiligheidsmaatregelen genomen moeten worden. Dat is terug te zien in de warmtepompen zelf, maar ook monteurs die werken met F-gassen moeten op de hoogte zijn van de risico’s ervan. Het zijn momenteel dan ook vooral monoblock lucht-water-warmtepompen die propaan als koudemiddel gebruiken. Zo kan het koudemiddel buitenshuis blijven en komt er in geval van lekkage geen koudemiddel vrij in de woning.

CO2 warmtepomp
Hoewel propaan het vaakst gebruikt wordt als natuurlijk koudemiddel, kan ook CO2 een oplossing bieden als natuurlijk koudemiddel voor warmtepompen in woningen. Vattenfall heeft bijvoorbeeld een hoge temperatuur warmtepomp ontwikkeld die CO2 als koudemiddel gebruikt. Zij hebben dit ontwikkeld voor woningen die nog niet geschikt zijn voor ‘reguliere warmtepompen’ en waar hoge temperatuur nodig is. Dat is bijvoorbeeld het geval bij slecht geïsoleerde woningen.

Volgens Charles Geelen, senior adviseur strategische duurzame energie bij Infinitus Energy Solutions, is zo’n CO2-warmtepomp vooral handig wanneer je een groot verschil hebt tussen aanvoer- en afvoertemperatuur. Dat werkt goed voor het produceren van warm tapwater, maar voor ruimteverwarming brengt het wat andere technische eisen met zich mee, zoals een buffervat met extreem goede temperatuurgelaagdheid. Daarnaast is bijvoorbeeld een sterkere compressor nodig, omdat je met CO2 met zeer hoge druk werkt.

Propaan als nieuwe standaard
Tzur verwacht dat de vraag naar warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen vanuit consumenten zal toenemen. Volgens hem willen consumenten graag milieubewustere keuzes maken. Maar momenteel is de prijs van warmtepompen met propaan als koudemiddel wat hoger dan warmtepompen met F-gassen.

Geelen legt uit dat de extra veiligheidsmaatregelen die nodig zijn bij warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen de kosten ook wat hoger maken. Ook zouden er extra materiaalkosten zijn doordat de warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen iets groter zijn, en een grotere compressor nodig is. Maar volgens Geelen bepalen ook de installatiekosten voor een groot deel de prijs van een warmtepomp. In dat opzicht is er bijvoorbeeld veel voordeel te halen met het toepassen van pre-fab- of plug en play-systemen.

Waar sommige fabrikanten voorlopers zijn en al jaren warmtepompen maken met natuurlijke koudemiddelen zoals propaan, zijn anderen meer afwachtend en kijken wat het nieuwe dominante koudemiddel wordt. En waar sommigen vinden dat de overstap te snel gemaakt moet worden, zijn anderen het juist eens met de strengere regels. Maar over het algemeen lijkt de ‘transitie binnen een transitie’ zonder grote problemen te verlopen.

Volgens Tzur zal het gebruik van propaan in warmtepompen voor woningen de komende jaren nog verder groeien en de nieuwe standaard worden: “De ontwikkelingen gaan hard en er gebeurt heel veel”. Volgens Geelen zullen warmtepompen in woningen de komende jaren ook steeds vaker gebruik maken van propaan als koudemiddel.