Industriële warmtepompen: het kan, het gebeurt, al is het niet gemakkelijk
De voordelen van een warmtepomp wegen zwaarder dan de uitdagingen
Lagetemperatuur warmtepompen kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan energiebesparing en emissiereductie in industriële productieprocessen. En het gebeurt al, ook al is het niet makkelijk door onder meer procesintegratie en netcongestie. Dat is de belangrijkste lesson learned tijdens de NPVI Inspiratietour op 19 februari, met bijdragen van TKI Energie&Industrie, De Kleijn en FrieslandCampina.
Elektrificatie van warmtebehoefte
De energiebehoefte in de procesindustrie bestaat voor zo’n 80 procent uit warmte (warm water en stoom). Die behoefte wordt grotendeels gedekt door inzet van aardgas. Met een elektrische warmtepomp kan warmte duurzaam en efficiënter (uitgedrukt in coefficient-of-performance, COP) worden geleverd, met een COP van 2,5-10, waar een e-boiler een COP van 1 heeft. Hierdoor zijn warmtepompen een aantrekkelijke optie om aardgasboilers en WKK’s te vervangen en, afhankelijk van de omstandigheden, zelfs elektrische boilers.
Restwarmte hergebruiken
Het principe van een warmtepomp is het concentreren van warmte van een lage naar een hogere temperatuur. Zodra de warmte wordt afgegeven aan een afnemend medium, koelt het warmtetransportmedium af nadat het zijn warmte heeft vrijgegeven. Sikke Klein van De Kleijn Engineers & Consultants presenteerde zijn onderzoek, waaruit blijkt dat een lagetemperatuur warmtepomp (<250 °C) economisch aantrekkelijk kan zijn, zelfs bij lage omgevingstemperaturen en tegen de huidige elektriciteitskosten. Met een COP tussen 2,5 en 10 kan het energiegebruik met 70 tot 90 procent worden verminderd. Daarnaast zijn andere opties vergeleken, zoals de e-boiler en de inzet van waterstof voor warmteproductie. De geschatte COP’s hiervan zijn respectievelijk 1 en 0,6. Belangrijkste boodschap van Klein: elektriciteit is geen aardgas, wat maakt dat je anders naar je processen gaat kijken
Stoom warmtepomp
FrieslandCampina heeft op haar productielocatie in Maasdam een stoom warmtepomp geïnstalleerd die temperaturen tot 180 °C bereikt, bij een druk van 3,5 bar. Een extra voordeel van deze stoomwarmtepomp is dat deze kan worden aangesloten op de bestaande stoominfrastructuur, waardoor koppeling met andere warmtepompen mogelijk is. Toch vormt de integratie van de stoomwarmtepomp met de huidige infrastructuur een uitdaging, aangezien de fabriek tijdens de installatie gewoon moet blijven produceren. Het duurzame systeem voor warmte, ontwikkeld door FrieslandCampina, bespaart ongeveer 30 procent op het aardgasverbruik van de – veelal – batchprocessen.
Subsidies
De stoomwarmtepomp is de tweede warmtepomp bij FrieslandCampina. Voor de eerste warmtepomp, die temperaturen tot 60°C kan bereiken, werd een SDE++-subsidie toegekend. Helaas was het niet mogelijk om subsidie te krijgen voor de stoom warmtepomp, omdat een van de randvoorwaarden is dat er nog geen opdracht voor de bouw van de installatie mag zijn gegeven. Dit is een gevolg van Europese staatssteunregels. Andere subsidies, zoals de EIA (Energie-investeringsaftrek), worden nog overwogen als een manier om verdere verduurzaming van de processen te ondersteunen.
De presentaties van TKI Energie&Industrie, De Kleijn Engineers&Consultants en FrieslandCampina zijn volgende week te vinden op de website van het NPVI.