In het ontwerp van warmtepompen is nog veel te winnen als het gaat om CO2-besparing, laat onderzoek zien. Dat gaat om een stuk meer besparing dan in bijvoorbeeld de recycling-fase. Jeannette Levels-Vermeer, adviseur duurzaamheid en vennoot bij LBP | Sight, doet al geruime tijd onderzoek naar circulariteit en vertelt hoe we tot een meer circulair ontwerp van warmtepompen kunnen komen.

Circulariteit van klimaatinstallaties is al zo’n 25 jaar onderdeel van het werkveld van Levels-Vermeer, maar pas relatief kort ziet zij ook bredere aandacht voor dit onderwerp. Want over het algemeen wordt er meer gekeken naar energieprestaties dan naar de materiaalimpact bij het ontwerpen van klimaatinstallaties zoals warmtepompen.

“De aangescherpte MPG [Milieu Prestatie Gebouwen] geeft denk ik een grote push en het feit dat men ook vanuit Europa, met de Energy Performance of Buildings Directive de whole life carbon gaat aansturen. Dus je ziet nu ook in de energieregelgeving, wat men gewend is om te volgen, dat materiaal daar nu ook een plek in krijgt door te zeggen dat we niet alleen naar de CO2 van de energie kijken maar ook van het materiaal.”

Ontwerpfase is cruciaal
In een van de onderzoeken waar Levels-Vermeer aan werkte, werd onderzocht waar de meeste milieuwinst te behalen is in klimaatinstallaties zoals warmtepompen. “Wat we in dat onderzoek hebben gedaan, is kijken wat als we bepaalde onderdelen beter gaan recyclen, wat als we die onderdelen zouden kunnen vervangen zodat het totaal langer meegaat en wat als ik uiteindelijk iets zou kunnen maken uit hergebruikte onderdelen. Zo hebben we alle scenario’s uitgeschreven en daar de besparingen op materiaaldeel van gemaakt.”

Uit dat onderzoek bleek dat de meeste besparing op de milieu-impact te behalen is aan het begin van de levenscyclus van klimaatinstallaties. “Indien in de productiefase andere ontwerpkeuzes kunnen worden gemaakt kan een impactreductie van 60 tot 80% worden gerealiseerd”, schrijft het onderzoek.

Uit die analyse bleek dat verreweg de meeste besparing op milieu-impact te vinden is in de ontwerpfase, namelijk wel 63 procent. Dat is meer dan het verlengen van de levensduur (28 procent), het toepassen van een hogere R-strategie aan het eind van leven (30 procent) en het verbeteren van de recycling (6 procent).

“Door levensduurverlengend onderhoud, een ander ontwerp en componenten die nog goed zijn te blijven benutten in het systeem, kan je dat soort besparingen behalen”, vertelt Levels-Vermeer.

Het onderzoek laat zien dat er via recycling een stuk minder CO2 winst te behalen is in vergelijking met de andere circulariteits-methoden. Dat betekent niet dat recycling niet belangrijk is, maar wel dat we echt meer aandacht moeten gaan besteden aan het ontwerp en circulair gebruik van warmtepompen, zegt Levels-Vermeer.

Hergebruik van materialen en onderdelen is niet alleen een circulaire strategie, maar is ook belangrijk voor de Europese supply chain. “Als we in Europa zelfvoorzienend willen worden moeten we zorgen dat onze recyclingcapaciteit groter wordt, zodat we daar ook echt nieuwe grondstoffen uit kunnen halen. Maar we moeten ook ervoor zorgen dat de grondstoffen die we hebben in producten, dat we die zo lang mogelijk blijven gebruiken. Want in dat laatste is veel meer korte termijn milieuwinst te halen dan in alleen maar die betere recycling.”

Volgens Levels-Vermeer hoeft een meer circulaire warmtepomp niet in te leveren aan energie-efficiëntie. Tenslotte moet je altijd aan beide eisen, energieprestatie en materiaalgebruik, blijven voldoen. “We moeten misschien wel beter kijken naar of de capaciteit nodig is. Omdat producten nu toch vaak een bepaalde overmaat aan capaciteit hebben. Misschien kan je wel met een product met minder vermogen uit, en dan heb je ook weer minder materialen nodig.”

Slijtende onderdelen en herbruikbare onderdelen
Meestal wordt aangenomen dat een warmtepomp zo’n zeventien jaar meegaat. Maar de levensduur van de verschillende onderdelen kennen grote verschillen, vertelt Levels-Vermeer. “Je hebt natuurlijk de onderdelen die slijten, zoals de compressor, de pomp en de warmtewisselaar. Alle onderdelen die echt bewegen of met temperatuurverschillen te maken hebben, zijn aan slijtage onderhevig.” Dit soort onderdelen moeten dus op een manier ontworpen worden dat ze een langere levensduur hebben, of tijdig vervangen worden zodat de warmtepomp uiteindelijk langer meegaat.  

Andere onderdelen, zoals het boilervat en de behuizing, gaan juist langer mee dan de gemiddelde levensduur van een warmtepomp. “Dat is iets heel simpels wat gewoon weer in een volgende warmtepomp kan. Er gaat ook veel besturing en regeltechniek in een warmtepomp, het is goed om te kijken of we dat zo grondstofarm mogelijk hebben gemaakt of zo goedkoop mogelijk hebben gemaakt met de standaard componenten en vaak een overmaat aan kritieke grondstoffen.”

Levels-Vermeer: “Dus door ook beter na te gaan denken over hoe we die warmtepomp een twee keer zo lange levensduur zouden kunnen geven, moeten we misschien een pompdeel vervangen of vaker de rubbers voor afdichting vervangen. We kunnen nog best veel materiaalgebonden milieuwinst behalen door beter te kijken naar het ontwerp in relatie tot de levensduur van de warmtepomp en natuurlijk met de overgang naar natuurlijke koudemiddelen.”

Nieuwe eisen
Vanuit het Nationaal Programma Circulaire Economie zijn circulaire doelen gesteld voor de circulariteit van klimaatinstallaties. Die doelen zijn om tot een 25 procent lagere MKI (milieukostenindicator) te komen, de levensduur te verlengen met 50 procent (met behoud van energieprestaties) en om 100 procent van de componenten en toestellen hoogwaardig te recyclen of te hergebruiken.

Om dat soort doelen te gaan bereiken, moeten we volgens Levels-Vermeer ons hele systeem veranderen. “Onze lineaire economie is natuurlijk super efficiënt. In alles. In logistiek, in kosten, in arbeid, lage materiaalkosten, dat is allemaal gestandaardiseerd, we maken in de installatiewereld veel gebruik van plug and play producten. Dus als jij opeens iets anders wil doen, wat eigenlijk een beter alternatief zou zijn, dan zijn al die randvoorwaardes nog niet uitontwikkeld.”

“Wat we uiteindelijk moeten bereiken is dat je een concurrerende propositie circulair kan hebben ten opzichte van de alternatieven die we niet meer willen.” Dat kan volgens Levels-Vermeer zowel door het stimuleren van circulair ontwerp, maar ook door het afstraffen van niet-circulair ontwerp.

De urgentie en bereidheid voor een meer circulair ontwerp en gebruik van de warmtepomp zijn er volgens Levels-Vermeer wel. “Maar de implementatietijd die nodig is, daar zou nog wel een versnelling in mogen komen. Dus we kunnen nog best iets resoluter de druk opvoeren om te zorgen dat dat wat sneller gaat.”