Warmtepomp en Restwarmte: Industriële Warmte Benutten

Wat is het?

Restwarmte is letterlijk warmte die overblijft na een productieproces. Denk aan de warmte van een fabrieksschoorsteen, een datacenter of een afvalverbrandingsinstallatie.

Normaal gesproken verdwijnt deze warmte zomaar de lucht in. Een warmtepomp kan deze anders verloren gaande warmte 'opwaarderen'.

Hij vangt de lage-temperatuurwarmte op en brengt deze naar een nuttig bruikbaar niveau. Zo wordt afvalwarmte een waardevolle energiebron voor gebouwen of processen. Dit systeem combineert twee duurzame principes: het hergebruik van bestaande warmte én de efficiënte werking van een warmtepomp. Het is een slimme vorm van energie-recycling die de vraag naar fossiele brandstoffen vermindert.

Hoe werkt het precies?

Een restwarmtewarmtepomp onttrekt warmte aan een bron met een lage temperatuur, zoals ventilatielucht of koelwater uit een fabriek.

Dit gebeurt via een warmtewisselaar. Het koudemiddel in de warmtepomp verdampt hierbij door de opgenomen warmte.

De compressor in het systeem verhoogt de druk en daarmee de temperatuur van het verdampte koudemiddel. Vervolgens geeft een tweede warmtewisselaar deze hogere temperatuur warmte af aan het verwarmingssysteem van een gebouw of aan een industrieel proces. Na het afgeven van de warmte condenseert het koudemiddel weer tot vloeistof. Een expansieventiel laat de druk vervolgens zakken, waarna de cyclus opnieuw begint. Het systeem draait dus op elektriciteit voor de compressor, maar benut 'gratis' restwarmte als hoofdbron.

De wetenschap erachter

Het basisprincipe is de thermodynamische cyclus van een warmtepomp, vergelijkbaar met een koelkast maar dan omgekeerd. Het draait om het manipuleren van de druk en faseovergangen (vloeistof naar gas en terug) van een koudemiddel.

De sleutel is het koudemiddel, een speciale vloeistof met een laag kookpunt.

Door de druk te verlagen, verdampt het bij lage temperatuur en neemt het warmte op uit de restwarmtebron. Door de druk te verhogen, condenseert het bij een veel hogere temperatuur en geeft het warmte af. De efficiëntie wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance).

Voor een restwarmtepomp kan deze waarde hoog zijn, vaak tussen de 4 en 6. Dat betekent dat voor elke eenheid elektriciteit voor de compressor, 4 tot 6 eenheden nuttige warmte worden geleverd.

Voordelen en nadelen

Het grootste voordeel is een forse reductie van het aardgasverbruik en de CO₂-uitstoot. Je benut een warmtestroom die anders verloren gaat, wat de algehele energie-efficiëntie van een gebied of industrieel cluster enorm verbetert.

Een ander voordeel is de lagere energierekening op termijn. Ondanks de initiële investering, zijn de operationele kosten laag omdat de 'brandstof' (restwarmte) gratis of zeer goedkoop is.

Het verhoogt ook de energieonafhankelijkheid. Een nadeel is de hoge aanschaf- en installatieprijs. Het vereist maatwerk en een goede match tussen de warmtebron en de warmtevraag voor energieneutraal verwarmen.

Ook is niet elke restwarmtebron geschikt; de temperatuur en beschikbaarheid moeten stabiel zijn. Een ander potentieel nadeel is de afhankelijkheid van de externe warmtebron.

Stopt de fabriek of het datacenter met produceren, dan valt ook de warmtebron weg. Een hybride oplossing kan dan een uitkomst bieden.

Voor wie relevant?

Deze technologie is allereerst relevant voor industrieën met grote warmte-overschotten, zoals de glastuinbouw, voedselverwerkende industrie, datacenters en chemische fabrieken.

Zij kunnen hun eigen restwarmte inzetten voor gebouwverwarming. Ook voor gemeenten en warmtenetbeheerders is het interessant. Zij kunnen restwarmte vanuit de industrie opwaarderen en distribueren naar woonwijken via een warmtenet.

Dit versnelt de verduurzaming van de gebouwde omgeving. Daarnaast is het relevant voor projectontwikkelaars van nieuwe bedrijventerreinen of woonwijken nabij industriële zones, zoals voor datacenter warmte benutten.

Door in de planningsfase rekening te houden met een warmtekoppeling, creëer je een duurzame en toekomstbestendige energie-infrastructuur.

Zelfs voor grote kantoren of ziekenhuizen met eigen koelinstallaties kan het lonen. Hun afgevoerde koelwarmte kan via een warmtepomp nuttig worden ingezet voor tapwater of verwarming van andere delen van het gebouw, en draagt bij aan BREEAM-certificering.