Energieprijzen

LOONT HET OM DE WARMTEPOMP TE LATEN DRAAIEN?

In dit artikel legt Ron Bosch, adviseur en HBO-hoofddocent Installatietechniek uit waarom de huidige energieprijzen medebepalend zijn bij de keuze voor verwarmingsoplossingen. Daarbij gaat hij uitgebreid in op het verschil tussen COP en SCOP.

Veel mensen menen dat de huidige energieprijzen ongunstig uitpakken voor warmtepompen. Maar is dat wel zo? We nemen al zoveel aan in ons land, zeker als we kijken naar de huidige op hol geslagen energiemarkt. Laten we eens een kijkje nemen in de wazige wereld van energie, warmtepompen en gasgestookte systemen.

Warmtepomp
Een warmtepomp kan beschikbare warmte uit de omgeving van een lage temperatuur opvoeren tot de gewenste hogere temperatuur. De warmtepomp kan de warmte gebruiken uit bijvoorbeeld de bodem, grondwater, oppervlaktewater, afvalwater, ventilatielucht en uit de buitenlucht. Een warmtepompinstallatieconcept bestaat uit een warmtebron, de pomp en het warmteafgiftesysteem. De warmtepomp zelf bestaat uit een compressor, condensor, expansieventiel en een verdamper.

Werking
In dit gesloten systeem circuleert een koelvloeistof. Deze vloeistof onttrekt warmte aan de bodem of luchtwarmtewisselaar en wordt dampvormig. De damp wordt vervolgens door een compressor samengeperst, waarbij de druk stijgt. Dat geldt ook voor de temperatuur. De warmte wordt als de damp condenseert afgegeven aan de boiler of het verwarmingssysteem. Bij het expansieventiel wordt de koelvloeistof in druk en in temperatuur verlaagd, waarna de warmtepompcyclus opnieuw begint.

Bron
Zo onttrekt de lucht/water warmtepomp gratis omgevingsenergie aan de buitenlucht om verwarmingswater te verwarmen. De warmtepomp verwarmt het water tot ca 55°C.
Met andere woorden: de warmtepomp zet laagwaardige warmte om in hoogwaardige warmte voor ruimteverwarming en de productie van warm tapwater.

Gas- en energieprijzen
Tot zover de werking van de warmtepomp, maar hoe zit het nu precies met het rendement en de stijgende gas- en energieprijzen? Dan moeten we eerst terug naar de eenheden m3 gas en kWh. Een m3 Nederlands aardgas kent een energie-inhoud van 35,17 MJ. 1 kWh komt overeen met 3,6 MJ. We kunnen dus stellen dat 1 m3 aardgas overeenkomt met ongeveer 10 kWh.

COP en SCOP
Voorheen werd het rendement van een elektrische warmtepomp uitgedrukt in Coëfficiënt Of Performance, ofwel COP. Dat is de geleverde nuttige warmte gedeeld door de toegevoerde elektrische energie. In het rekenvoorbeeld verderop in dit artikel bedraagt de COP 4,0 wat gezien kan worden als een ‘rendement’ van 400%.

Kanttekening
In de praktijk echter blijkt dat de COP van een warmtepomp erg afhankelijk is van de temperatuur van de omgevingswarmte (waaruit energie wordt onttrokken) en de temperatuur van de nuttige warmte (die dus wordt afgestaan). Zo zal een water-/water warmtepomp, die bijvoorbeeld zijn energie onttrekt uit een grondwaterbron, te maken krijgen met een vrij constante omgevingstemperatuur van 10°C. Maar een lucht-/water warmtepomp, die zijn energie onttrekt aan de buitenlucht, gebruikt voornamelijk omgevingswarmte van -10°C tot aan 16°C. De COP-waarde van dergelijk systemen wordt (volgens de EN14511) weergegeven bij een buitentemperatuur van +7°C. Het moge duidelijk zijn dat deze waarde niets zegt over de werkelijk te verwachten rendementen.

SCOP
Om deze reden is de SCOP (Seasonal Coëfficiënt Of Performance) in het leven geroepen (EN14825). Hierin worden verschillende COP-waarden gemeten bij verschillende buitentemperaturen (-7°C , +2°C , +7°C en +12°C ) en wordt een gewogen gemiddelde berekend, waarbij rekening wordt gehouden hoeveel uren per jaar (gemiddeld) deze buitentemperaturen voorkomen. Deze SCOP-waarden geven uiteraard een veel reëler beeld van het rendement dan de COP.

Airco
Praktisch zien we dat bij lucht-lucht warmtepompen (airconditioningsystemen) SCOP-waarden worden behaald van 4,3 tot aan 5,9. Dit zijn erg hoge rendementen die laten zien dat een airconditioningwarmtempomp inderdaad effectieve verwarming biedt.
Bij lucht-water warmtepompen zien we dat de SCOP-waarden mede afhankelijk zijn van de CV-wateraanvoertemperatuur. De SCOP bedraagt bijvoorbeeld 3,3 bij een aanvoertemperatuur van 55°C en 4,7 bij 35°C.

Rekenvoorbeeld
Essent hanteert vanaf 1 oktober de volgende tarieven voor klanten met een variabel contract: € 1,99 / m3 aardgas en € 0,44 / kWh elektrisch. Als we dus uitgaan van 1 m3 gas = 10 kWh dan bedragen de prijzen per 10 kWh dus
€ 1,99 voor gas en € 4,40 voor elektra. Je huis verwarmen met een elektrisch kacheltje (met een rendement van 100%) is dus > 2 x zo duur als verwarming met de Cv-ketel (met een rendement van 95%).
Stel, je dient 10 kWh warmte op te wekken dan is hiervoor met een Cv-ketel 10/0,95 = 10,52 kWh aan gas nodig ofwel € 2,10.

Gelijk
Indien we 10 kWh warmte opwekken met een warmtepomp met een SCOP van 4 dan bedraagt de benodigde elektrische energie 10/4 = 2,5 kWh ofwel
€ 1,10. Dit is dus bijna 2 x zo goedkoop als de Cv-ketel. Anders gezegd, bij een SCOP van 2,2 zullen de verwarmingskosten gelijk zijn met een gasgestookte ketel (met een rendement van 95 %) bij bovenstaand vermelde energieprijzen.

CO2-uitstoot
Als we kijken naar het milieu dan kunnen we het volgende zeggen over de CO2-uitstoot van de woning zónder warmtepomp:
Gasgebruik: 1.907m3 = 3.566 kg CO2
Elektriciteitsverbruik: 3.300 kWh = 1.200 kg CO2
Totaal: 4.766 kg CO2-uitstoot per jaar

De CO2-uitstoot van de woning mét warmtepomp:
Elektriciteitsgebruik warmtepomp: 5.212 kWh = 1.876 Kg CO2
Elektriciteitsgebruik: 3.300 kWh = 1.200 Kg CO2
Totaal: 3.076 Kg CO2-uitstoot per jaar

Toekomst
De cijfers zijn duidelijk. Met de huidige gas- en energieprijzen loont het om een warmtepomp te laten draaien. Hoe de prijzen zich verder gaan ontwikkelen is nog koffiedik kijken. Volgens prognoses bestaat er een gerede kans dat de energieprijzen in 2023 weer ‘normaal’ worden. In concreto: dat de energieprijzen weer gelijk worden aan de energieprijzen van 2019/2020. Dit is echter afhankelijk van verschillende factoren, waaronder gasleveringen uit het buitenland, wintertemperaturen, emissierechten en de btw-verlaging 

Advies installateur

De markt heeft massaal ingezet op de ombouw van Cv-ketels naar hybride warmtepompen in bestaande panden. Na 1-1-2023 zou je in een hybride oplossing de Cv-ketel als Master kunnen instellen en de warmtepomp als Slave. Zodra de energieprijzen weer normaliseren kies je voor de omgekeerde volgorde. Wat de exacte verhoudingen zijn, dient gebaseerd te zijn op het toegepaste installatieconcept en de energietarieven die gelden. Bedenk dus als installateur niet alleen een installatieconcept, maar geef ook advies.