In het kader van het Hydrogreenn Hoogeveen project gaan we op EnTranCe een drietal waterstof cv-ketels testen. Het zijn gewone aardgas cv-ketels waarvan de branders en wat sensortechniek aangepast is op 100% waterstof. Waarom zou je dit willen en waarom zou je niet meteen overstappen op een moderne warmtepomp?
Het project “In twee stappen naar een aardgasvrije en comfortabele Nederlandse woonomgeving” ontwikkelt een manier om de overstap naar aardgasvrije woningverwarming eenvoudiger, minder spannend, betrouwbaarder en beter te maken. Dat doen we door een “hybride” tussenstap, die een behoorlijke aardgasreductie en financiële besparing geeft, eenvoudig en relatief goedkoop te realiseren is, zonder onzekerheid over comfort.Eerst stond het ontwikkelen en testen van een lucht-water warmtepomp met volledige binnenopstelling centraal. Als deze ook efficiënt is bij hogere watertemperatuur, kan dezelfde warmtepomp eerst hybride worden ingezet en later volledig de warmtevraag en tapwatervraag overnemen. Bij tests bleek het vermogen echter te beperkt voor doorsnee rijtjeswoningen. Daarom zouden er voor een gasvrije woning 2 warmtepompen nodig zijn. Door eerst een airco (lucht-lucht warmtepomp) te installeren in de hoofdruimte en later de ketel te vervangen door een goed gedimensioneerde lucht-water warmtepomp met buffer, kan de overstap naar gasvrij worden gemaakt op een manier die ons in dit project voor ogen stond.Dit rapport beschrijft dit “airco hybride” concept en vergelijkt dit met een hybride lucht-water warmtepomp en met in één keer de overstap maken met één warmtepomp. De airco is veel goedkoper in aanschaf en installatie, is snel te leveren en installeren, kan koelen, en verwarmt relatief snel. Doordat de al aanwezige radiatoren minder warmte hoeven te leveren, kunnen die werken bij een lagere temperatuur. Dat maakt de lucht-water warmtepomp efficiënter, terwijl aanpassingen in het afgiftesysteem minder noodzakelijk zijn. Omdat de overstap naar een lucht-water warmtepomp pas later komt, kan men de tussentijdse ontwikkelingen benutten.Een integrale regeling is een essentieel onderdeel van het concept. In stap één (airco toevoegen) worden temperaturen en vermogens gemonitord, waardoor in stap twee (vervangen ketel door gasvrije warmtebron) de juiste configuratie kan worden gekozen, de noodzakelijke aanpassingen aan isolatie en afgiftesysteem in beeld worden gebracht, en de energiekosten en netbelasting kunnen worden berekend. Tijdens beide stappen stuurt de regeling de airco en ketel (en later de lucht-water warmtepomp) zodanig aan dat beide efficiënt draaien.Van een 3,5 kW airco is de COP gemeten bij 1,5 – 4,0 kW warmtevraag en buitentemperaturen van -10 tot +12°C. Als de airco niet hoeft te ontdooien is de COP maximaal bij 2 à 2,5 kW warmtevraag. De prestaties zijn dan vergelijkbaar met een monoblock lucht-water warmtepomp die water van 35°C levert voor vloerverwarming. Bij buitentemperatuur onder 3°C daalt de COP en wordt maximaal 2,5 kW vermogen geleverd. Bij 3,5 à 4 kW is de COP 1 à 1,3 lager dan bij 2 kW warmtevraag. De laagste COP werd gemeten bij 1,0 kW warmtevraag. Ontwikkeling van vermogenssturing in combinatie met het cv-systeem is dus de moeite waard. De lagere COP bij hoge vermogens hangt samen met de hoge temperatuur van koudemiddel en uitblaaslucht in de binnenunit. Dit hing samen met de relatief lage luchtstroom en de warmteoverdracht in meestroom. Als airco’s vooral worden ingezet voor verwarming is het de moeite waard om de mogelijke COP verhoging door grotere binnenunits met tegenstroom te onderzoeken. Het regelgedrag is onderzocht bij constante warmtevraag, zowel van een airco alleen als in combinatie met een aan-uit geschakelde ketel die dezelfde ruimte verwarmt via radiatoren. Ook is het regelgedrag van een airco en ketel onderzocht bij een variabele warmtevraag, waarbij de ketel afzonderlijk werd geregeld door een ruimtethermostaat. De trage reactie van de cv-afgifte leidde tot een variabele ruimtetemperatuur, en maakt dat het airco- vermogen niet goed kan worden gestuurd door de ketel aan/uit te schakelen. In hoofdstuk 5 wordt voorgesteld hoe dit beter zou kunnen, en wat de mogelijke vervolgstappen in het ontwikkelingstraject zouden kunnen zijn.
Er is een grote behoefte aan energiezuinige en toekomstbestendige verwarmingsoplossingen. Cooll heeft een thermisch aangedreven warmtepomp ontwikkeld. Met deze technologie kan in een bestaande woning ruim 30% gas en CO2-uitstoot worden bespaard. De warmtepomp kan op termijn ook worden aangedreven door groen waterstof (H2). Dit maakt toepassing van groen waterstof in de gebouwde omgeving realistischer doordat veel minder groen waterstof nodig is dan in een waterstofgestookte HR-ketel. Tevens wordt 100% reductie van CO2-uitstoot gerealiseerd.
De Nederlandse overheid heeft zich in 2018 gecommitteerd aan de doelstellingen van het Akkoord van Parijs. Dit akkoord heeft als doel om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5 graad ten opzichte van het pre-industriële niveau. Om dit te bereiken heeft de Nederlandse regering met diverse maatschappelijke organisaties, overheden en bedrijven uit verschillende sectoren afspraken gemaakt in het Klimaatakkoord. Deze afspraken hebben grote gevolgen voor burgers. Zo moeten zij bijvoorbeeld drastisch omschakelen naar een andere vorm van energievoorziening en meer specifiek is er afgesproken dat alle huishoudens voor 2050 aardgasvrij moeten wonen. Dit kan betekenen dat huishoudens grote investeringen moeten plegen voor het installeren van een warmtepomp, het isoleren van hun huis en het treffen van energiezuinige maatregelen. Hoewel er burgers zijn die de energietransitie omarmen, is dit enthousiasme niet onverdeeld. Met name bewoners van zogenaamde ‘kwetsbare wijken’ hebben hier meer moeite mee, omdat ze de noodzaak van de energietransitie niet altijd delen, het hoge kosten met zich meebrengt en ze vaker wantrouwend naar de overheid kijken. Het Klimaatakkoord stelt echter dat de “wensen en zorgen van burgers en bedrijven zichtbaar moeten worden meegewogen in de keuzes die gedurende de transitie gemaakt worden” (Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, 2019, p. 216), zodat maatschappelijke acceptatie en participatie voor de energietransitie worden geborgd. Het achterblijven van met name groepen met een lage sociaal economische status in de adaptatie van de energietransitie kan leiden tot maatschappelijke ongelijkheid of het zelfs vergroten. De vraag die in dit project daarom centraal staat is ‘Hoe kunnen bewoners van kwetsbare wijken gemeenschappelijk bijdragen aan de energietransitie?’. In dit project wordt er samengewerkt met welzijnsorganisaties Versa Welzijn, Stichting Balans en de gemeente Soest waarbij wordt gefocust op twee verschillende wijken.
De overgang naar een gasvrije gebouwde omgeving is een belangrijke doelstelling van de energietransitie. Daartoe wordt veel onderzoek gedaan naar het potentieel van lage-temperatuur verwarmingssystemen in bestaande woningen, zoals warmtepompen. Het zal echter nog even duren voordat alle bestaande CV-installaties zijn vervangen. Daarom blijven korte termijn besparingen door aanpassingen aan bestaande CV-installaties belangrijk, zoals door verlaging van de aanvoertemperatuur en waterzijdig inregelen. Veel verwarmingsinstallaties zijn namelijk overgedimensioneerd nadat veel woningen zijn nageïsoleerd. Echter kwantitatief inzicht in de daadwerkelijke besparingen die zonder comfortverlies te realiseren zijn ontbreekt nog. Ruwe schattingen variëren van 2 tot 7%. Daartoe zijn theoretische analyses niet voldoende en is empirisch onderzoek is noodzakelijk. Ook blijkt dat weinig woningeigenaren hiervan op de hoogte zijn en dat installateurs nog zelden deze diensten aanbieden of de klant hierop attenderen. Het energieadviesbureau Energiepaleis (MKB), TVVL (Kennisplatform installatietechniek), FedEC (beroepsvereniging energieadviseur) en MilieuCentraal (consumentenvoorlichting) hebben daarom de HvA gevraagd om onderzoek te doen ter onderbouwing van de kennisoverdracht naar de praktijk, de dienstverlening en verdienmodellen van installateurs en energie-adviseurs en ter versterking van de consumentenvoorlichting. Het laatste zal de vraag naar dienstverlening vergroten. De onderzoeksvragen zijn betrekking op: 1) kwantitatieve besparing; 2) comfortaspecten; 3) verdienmodellen voor dienstverlening; en 4) kennislacunes en hoe deze aan te pakken. Klankbordgroepen van installatiebedrijven en energie-adviseurs zullen betrokken worden bij uitvoering en resultaten van het onderzoek. TVVL en FedEC zullen haar kennis- en leerkanalen inzetten. Het KIEM onderzoek zal samenwerken met het lopende empirische onderzoek naar lage-temperatuur verwarmingssystemen. Dit onderzoek valt binnen het thema Energietransitie en Duurzaamheid: het betreft de ontsluiting van een significante energiebesparingsoptie; het versterkt de valorisatie van innovatie door het ondersteunen van nieuwe dienstverlening door de installatie- en adviessector; en tenslotte de beroepspraktijk en de consumentenorganisaties (de klanten) werken samen aan een gemeenschappelijke vraagstelling.
