Over een jaar of drie moet ‘ie klaar zijn voor gebruik: een universele digitale tweeling voor de grootschalige warmtepomp. Hiermee kan je de werking van je pomp volgen, defecten vroegtijdig opsporen én aanpassingen testen voordat je die op de daadwerkelijke pomp doorvoert.

Er bestaan al een paar van dit soort digitale kopieën. Maar in dit project dat geleid wordt door het Danish Technological Institute in samenwerking met onder andere het Deense Technologische Universiteit (DTU), werken ze aan een model dat met gemak aan te passen is op vele verschillende warmtepompen en koelinstallaties. Zo is de aanschaf van zo’n digitale tweeling in de nabije toekomst ook financieel gezien binnen reëel bereik van warmtepompeigenaren.

Voor grote pompen

De digitale tweelingen zijn vooral interessant voor grote, industriële warmtepompen en koelinstallaties. Installaties dus, die een hele hal in beslag nemen. In Denemarken worden dit soort grote pompen steeds vaker ingezet voor warmtenetten. Soms als de voornaamste bron van warmte, en soms als toevoeging.

Hoe ze werken legt postdoctoraal-onderzoeker bij de DTU, Wiebke Meesenburg, uit. “Sensoren in het werkelijke apparaat meten dingen als de temperatuur, druk en stroom. Deze realtime-metingen worden rechtstreeks in de digitale tweeling ingevoerd. De ‘slimme’ tweeling kan vervolgens uitrekenen of de installatie nog optimaal zijn werk doet, en daar waar nodig aangeven hoe deze het best kan worden bijgesteld. Machinebedieners weten vaak niet precies hoe het werkt. Terwijl de installaties soms veel beter zouden kunnen presteren dan ze doen.”

Testen

Door zo’n tweeling kan dus altijd het maximale uit de installatie worden gehaald en kan de prestatie met wat aanpassingen misschien zelfs worden verbeterd. “Dat is ook een voordeel van de digitale versie. Je kunt daar aanpassingen waarvan je verwacht dat ze de machine beter laten presteren al invoeren zonder dat je meteen je daadwerkelijke apparaat verbouwt. Vervolgens laat je de digitale versie draaien om te kijken of dit ook het gewenste effect heeft. Pas als je dat zeker weet, ga je sleutelen.”

Error

Ook defecten door bijvoorbeeld slijtage bij de bewegende delen, lekkage van koelmiddel en vervuiling van warmtewisselaars, kunnen worden voorspeld door de tweeling. Aan de hand van informatie opgebouwd tijdens de ontwikkeling van het project door onder meer onderzoek bij verschillende koelinstallaties en warmtepompen wordt een algoritme opgebouwd. Door dit algoritme, dat wordt aangepast op de specifieke pomp, in te voeren bij de tweeling worden vroegtijdige onderhoudsbeurten aangeraden. Zo wordt een echte storing voorkomen wat een hoop geld zal schelen. “Ook het milieu is erbij gebaat natuurlijk. Want je voorkomt bijvoorbeeld vervelende lekkages van koelvloeistoffen en het apparaat is door constante, optimale prestatie maximaal energie-efficiënt.”

Universeel

Wat vooral uniek is aan het model, is dat het een universele tweeling wordt. Doordat deze modulair wordt opgebouwd kan het relatief eenvoudig worden aangepast aan een nieuwe warmtepomp zonder telkens opnieuw te moeten beginnen. "De basisstructuur van de warmte-installaties is vaak hetzelfde. Dat scheelt. We hopen dat we de digitale tweeling uiteindelijk zo automatisch mogelijk en dus ‘zelflerend’ kunnen maken. Dan wordt de aanschaf een stuk goedkoper en is het verstandige investering.”

Koelinstallaties

Zoals eerder al benoemd kan de tweeling ook op koelinstallaties worden toegepast. “Warmtepompen en koelinstallaties lijken eigenlijk veel op elkaar. Ze nemen warmte op bij lage temperaturen en stoten warmte af bij hogere temperaturen. Het verschil ligt bij warmte leveren en warmte afvoeren. Het doel van een koelinstallatie is om de warmte bij lage temperaturen af ​​te voeren waardoor de goederen bijvoorbeeld worden gekoeld, terwijl het doel van warmtepompen is om warmte bij hogere temperaturen te leveren. Op veel plekken, zoals bij grote supermarkten, gebruiken we in Denemarken installaties die zowel verwarming als koeling leveren. De koelingen worden hiermee koud gehouden, de vriezers nog kouder, maar de ruimte zelf en het water bijvoorbeeld warm. Ons doel is de digitale tweeling ook voor dit soort complexere machines in te kunnen zetten.”

Meesenburg verwacht dat het zo’n drie jaar zal duren voor de digitale tweeling in gebruik kan worden genomen.