Trends

VAN WATERSTOFKETELS TOT AI

Slimme verwarmingssystemen zijn in opkomst. Deze en andere trends signaleert Ron Bosch, adviseur en HBO-hoofddocent Installatietechniek in onderstaand artikel. Speciaal voor IZ dook hij in de verwarmingswereld om alles eens op een rijtje te zetten.

Te beginnen bij de ontwikkelingen die betrekking hebben op warmtepompen. Ze zijn zeer efficiënt en verminderen de CO2-uitstoot aanzienlijk. Dit maakt ze populair bij milieubewuste consumenten. Ze worden ook op grote schaal
toegepast in de utiliteit, zoals in het hotel op de afbeelding rechts.

Regelbaarheid en bruikbaarheid
De warmtepompbranche innoveert en dat gebeurt op verschillende manieren. Wat zien we zoal de revue passeren?
• Groei van het aantal modulerende warmtepompen. Deze kunnen hun output dynamisch aanpassen aan de verwarmingsbehoefte. Zo wordt de efficiëntie verhoogd.
• Er verschijnen meer HT-warmtepompen op de markt. Ze zijn geschikt voor oudere gebouwen met traditionele radiatoren.
• Integratie van warmtepompen met zonnesystemen en thermische opslag, om zo energieneutraal te verwarmen.
• CO2 als koudemiddel: Dit milieuvriendelijke koudemiddel wordt steeds vaker toegepast om het gebruik van schadelijke HFK’s (fluorkoolwaterstoffen) te verminderen.
• Marktdumping: In sommige markten worden warmtepompen door groothandels gedumpt, wat leidt tot oververzadiging van de markt en mogelijk een lagere kwaliteit en installatieproblemen. Dit kan de betrouwbaarheid en levensduur van deze systemen ondermijnen.

Slimme Technologieën
Apparaten zoals Jullix, Dotronix, Nest, Ecobee, Google Home, Amazon Alexa en Apple HomeKit stellen gebruikers in staat hun verwarmingssystemen op afstand te bedienen en leren van gebruikersgedrag om energie te besparen. Dit verhoogt het gebruiksgemak en de efficiëntie. Zo kunnen deze thermostaten putten uit een geheugen van 70 dagen en zijn ze gekoppeld aan weerstations en energiemarkten. Nog een stap verder gaan gautomatiseerde Systemen. Deze gebruiken sensoren en AI om de verwarming aan te passen op basis van bezettingspatronen en weersvoorspellingen. Hierdoor worden energiegebruik en comfort geoptimaliseerd, zonder handmatige aanpassingen.

Hybride Systemen
Er verschijnen steeds meer hybride systemen op de markt. Dat kan door gasverwarming met hernieuwbare energiebronnen zoals warmtepompen of zonne-energie te combineren. Eventueel vul je ze aan met batterijopslagsystemen en EMS-systemen (Energy Management Systems). Dit biedt zowel betrouwbaarheid als kostenbesparingen op de lange termijn door de voordelen van meerdere energiebronnen te benutten. Een andere variant is de WKK. Dit systeem produceert zowel elektriciteit als warmte, wat resulteert in een zeer efficiënte energieoplossing voor grote gebouwen en industriële toepassingen. Dit verhoogt de totale efficiëntie en verlaagt de energiekosten.

Waterstof
De laatste jaren is er veel aandacht voor de mogelijkheden van waterstof. Waterstofketels kunnen werken op pure waterstof of een mengsel van waterstof en aardgas, wat de overgang naar een koolstofarme economie ondersteunt. Ondanks de potentie zijn er momenteel geen grootschalige operationele productie-installaties voor CO2-neutrale waterstof. Het productieproces is inefficiënt en duurzame waterstof is schaars, waardoor het gebruik van groene stroom momenteel voordeliger en effectiever is.

Decentralisatie
We zien een duidelijke ontwikkeling richting decentrale energieopwekking en -beheer. Dat uit zich op twee manieren, te weten in:
- Lokale netwerken en microgrids. Zelfvoorzienende gemeenschappen of woonwijken die hun eigen energie opwekken en verdelen zoals heden in Veenendaal geschiedt.
- Peer-to-Peer energiehandel. Gebruikers die overtollige warmte of elektriciteit rechtstreeks met elkaar kunnen verhandelen via blockchain-technologie.

Opslag
Ook opslag wint aan belang, zowel thermisch als elektrisch. Denk aan:
- Seizoensgebonden warmteopslag. Grootschalige systemen die in de zomer warmte opslaan om in de winter te gebruiken.
- Compacte thermische opslag voor huishoudens. Innovaties in faseovergangsmaterialen (PCM’s) en geavanceerde batterijen om warmte compact en efficiënt op te slaan.
- Demand Side Management. Integratie van opslag in slimme energienetwerken die pieken en dalen in vraag en aanbod kunnen balanceren.

AI en Machine Learning
AI-gestuurde systemen kunnen patronen in het gebruik en de prestaties van verwarmingssystemen analyseren om mogelijke storingen te voorspellen, voordat ze optreden. Dit vermindert onverwachte uitvaltijden en onderhoudskosten, wat leidt tot een betrouwbaarder systeem. Machine learning-algoritmen analyseren grote hoeveelheden data om energiegebruik te optimaliseren. Factoren zoals weersomstandigheden, bezettingspatronen en energieprijzen worden meegenomen, wat resulteert in aanzienlijke energiebesparingen en een verbeterd comfortniveau.

Smart Grids
AI helpt bij de integratie van verwarmingssystemen in slimme netwerken, waardoor de balans tussen energieproductie en -verbruik beter beheerd kan worden. Dit is vooral nuttig bij het integreren van hernieuwbare energiebronnen met variabele productiepatronen.

Invloed politiek
Veel landen voeren strengere emissienormen in en bieden subsidies en belastingvoordelen voor de installatie van duurzame verwarmingssystemen. Dit kan de initiële investering aantrekkelijker maken en stimuleert de adoptie van efficiënte en milieuvriendelijke systemen. Soms gebeurt ook het omgekeerde. Zo is de verplichting om in 2026 hybride warmtepompen te installeren teruggetrokken. Dat zal resulteren in:
1. Langzamere adoptie: Zonder verplichte regelgeving verloopt de adoptie trager, vooral in gebieden waar consumenten nog niet bewust zijn van de voordelen of de initiële kosten te hoog vinden.
2. Afhankelijkheid van traditionele systemen: De afhankelijkheid van traditionele, minder efficiënte verwarmingssystemen zoals gas- of oliegestookte ketels blijft bestaan, wat de overgang naar een duurzamere energie-infrastructuur vertraagt.
3. Gemiste milieuvoordelen: Potentiële voordelen zoals verminderde CO2-uitstoot en energiegebruik worden niet volledig gerealiseerd.

Uitdagingen
Met al deze ontwikkelingen worden we als branche gedwongen goed na te denken over passende installatieconcepten en daarbij rekening te houden met onder andere:

- Het combineren van nieuwe technologieën met oudere gebouwen en infrastructuren, zoals radiatoren en isolatiesystemen.
- De noodzaak om verschillende technologieën naadloos te laten samenwerken, zoals warmtepompen, gasgestookte systemen, en waterstof.
- Verschillende systemen en fabrikanten bieden oplossingen die niet altijd compatibel zijn, wat de installatie en het onderhoud bemoeilijkt.
- Zonder consistente richtlijnen en voldoende training voor installateurs blijft de implementatie van innovatieve verwarmingssystemen traag en inefficiënt 

Warmtepompen zijn zeer efficiënt en verminderen de CO2-uitstoot aanzienlijk. Dit maakt ze populair bij milieu- en energiebewuste consumenten en ondernemers. Zo worden ze onder andere op grote schaal toegepast in hotels voor de benodigde verwarming en koeling. De afgebeelde eenheid is geschikt voor grootschalige commerciële airconditioningtoepassingen en biedt zowel verwarmings- als koeloplossingen, met een focus op de energie-efficiëntie en flexibiliteit in het systeemontwerp. Het systeem beschikt over een tweepijps koelmiddelcircuit dat de binnenunits - fancoilunits van de hotelkamers - voedt, waardoor automatische omschakeling van koeling naar verwarming mogelijk is om een constante binnentemperatuur te handhaven. De units in dit voorbeeld hebben elk een capaciteit van 37,5 kW voor verwarming en 33,5 kW voor koeling.

Vloerverwarming

Het hoofdartikel gaat voornamelijk over warmte-opwekkers en slimme technologie. Er zijn daarnaast ook interessante trends te bespeuren in afgiftesystemen:
1. Vloerverwarming wordt steeds populairder vanwege de energie-efficiëntie, het comfort en de compatibiliteit met lage temperatuurbronnen, zoals warmtepompen.
2. Lage temperatuur radiatoren worden steeds vaker bij renovaties toegepast, omdat ze goed werken met duurzame warmtebronnen en eenvoudig zijn in te passen.
3. Kiest men voor convectoren als hoofdverwarming, dan moeten ze aangepast worden aan de omstandigheden, omdat ze minder efficiënt zijn bij lage temperaturen en er sprake is van een kwadratische afname van energie bij andere temperatuurtrajecten.
4. Traditionele radiatoren verliezen populariteit door hun inefficiëntie bij lage
temperaturen en minder moderne uitstraling. Ook hier dienen radiatoren
goed geselecteerd te worden op basis van het ontworpen temperatuurtraject
5. Infraroodpanelen zijn in opkomst als niche-oplossing voor gerichte verwarming in specifieke ruimtes.
Over de gehele linie bekeken, winnen vloerverwarming en lage temperatuur radiatoren aan populariteit, terwijl traditionele radiatoren en convectoren steeds minder worden toegepast.

Tips voor installateurs

Wil je je onderscheiden van je concullega’s? Investeer dan in AI en slimme EMS-oplossingen door deze strategieën te volgen:
1. Embedded AI in PCBAs: Integreer installatietoestellen met elkaar en voorzie ze van microcontrollers met AI-ondersteuning
2. Edge Computing voor Predictive Maintenance: Ontwikkel sensornetwerken met AI, die direct op de apparatuur draaien om vroegtijdig onderhoud te voorspellen.
3. Supply Chain optimalisatie met Machine Learning: Gebruik AI om vraagvoorspellingen en voorraadbeheer te verbeteren.
4. Kwaliteitscontrole met Computer Vision: Automatiseer visuele inspectie met deep learning om defecten sneller en nauwkeuriger te detecteren.
5. Digital Twins voor productontwikkeling: Gebruik digital twin-technologie om ontwerpen te simuleren en real-time te optimaliseren.
6. AI in Product Lifecycle Management (PLM): Automatisch ontwerpbeslissingen valideren en onderhoudsbehoeften voorspellen met AI in PLM-systemen.
7. Slim Energiebeheer: Optimaliseer energiegebruik in EMS-processen met AI-gedreven controllers.
Deze strategieën bieden een technologische voorsprong en leiden tot efficiëntere productie, betere producten en concurrentievoordelen.