De mitsen en maren van de warmtepomp

De meeste Nederlanders verwarmen hun huis nog op gas, maar dat lijkt te gaan veranderen. Het gas heeft zijn langste tijd gehad. Onder de Hollandse bodem is het over tientallen jaren zo goed als op, het veroorzaakt aardbevingen en is slecht voor het milieu. Daarom worden er alternatieve manieren gezocht om woningen te verwarmen. Een daarvan is de warmtepomp.

Over de voordelen van de warmtepomp is genoeg te lezen. Hij heeft een veel hoger rendement dan een hr-ketel en werkt op elektriciteit. Met de warmtepomp ben je op weg je woning gasloos te maken wat in deze tijd wordt gestimuleerd. Je krijgt er een flinke subsidie op. Door de warmtepomp te combineren met zonnepanelen zou deze op duurzame energie werken en is je huis energieneutraal.

Toch biedt een warmtepomp ook veel haken en ogen waar je juist weinig over hoort. Deze worden (wellicht bewust) weggelaten om de warmtepomp zo aantrekkelijk mogelijk te maken. Maar wie het hele verhaal weet, beseft dat de warmtepomp lang niet altijd de beste keus voor het milieu is.

Hoe werkt een warmtepomp?

De warmtepomp werkt hetzelfde als een koelkast, maar dan omgekeerd. In beide apparaten bevindt zich namelijk een koudemiddel, dat ook wel een koelvloeistof of koelmiddel heet. Door deze stof in een kringloop te stoppen kan er warmte mee gemaakt worden.

Het koudemiddel is een speciale stof (een gas) die snel kan afkoelen en opwarmen. Als een stof verdampt, dan onttrekt het warmte aan zijn omgeving. Het koudemiddel is kouder dan de temperatuur in je koelkast, waardoor de temperatuur hierin daalt. Hetzelfde effect gebeurt als je onder de warme douche vandaan komt en je lichaam nog nat is. De waterdruppels verdampen, nemen warmte uit je lichaam op waardoor je flink afkoelt en het koud krijgt.

De warmtepomp gebruikt een koudemiddel dat nog veel sneller verdampt dan water. Vanaf ongeveer -50°C en hoger verdampt de stof waardoor het dus warmte opneemt. Het wordt daarom eerst in aanraking gebracht met de buitenlucht of de aardbodem, want die zijn altijd warmer dan het koudemiddel zelf. Dit is de reden waarom men zegt dat warmtepompen ‘gratis warmte opnemen’ uit de lucht of bodem, oftewel met een luchtwarmtepomp of bodemwarmtepomp. Hoe warmer de lucht of bodem, hoe meer warmte er uiteindelijk gemaakt kan worden.

De tweede stap is dat het koudemiddel onder druk gezet wordt met een compressor. Die hoor je bij koelkasten altijd het kenmerkende bromgeluid maken. Door de hoge druk wordt het koudemiddel vloeibaar en warmt het tot tussen de 40°C en 60°C op. Bij koelkasten en diepvriezers verdwijnt deze warmte aan de achterkant van de apparaten. De warmtepomp gebruikt deze warmte juist voor verwarming of warm water.

Lees meer over de werking van de warmtepomp

Schadelijkheid koudemiddelen

Koudemiddelen worden meestal gemaakt uit fluorkoolwaterstoffen (zogeheten HFK). Deze zijn schadelijk voor het milieu. Dat komt omdat het zeer zware broeikasgassen zijn. Deze worden met aardolie, aardgas en allerlei giftige stofffen via milieuschadelijke processen gemaakt. Vervolgens maakt de chemische industrie er koudemiddelen van. Om het middel te bewaren wordt het in gascilinders, een soort gasflessen, gestopt.

Er worden op dit moment warmtepompen verkocht met bijvoorbeeld het koudemiddel dat R-410A heet. Het is een mengsel van twee ‘pure’ koudemiddelen (HFK-32 en HFK-125). Deze stof houdt per kilo ruim 2000 keer meer warmte vast in de atmosfeer dan CO2. Warmtepompen voor huishoudens bevatten zo’n 1 à 2 kilo koudemiddel. Terwijl CO2 in de ban wordt gedaan, stoten warmtepompen dus een andere soort broeikasgas uit.

Airco’s en warmtepompen moeten regelmatig bijgevuld worden met zulk soort koudemiddelen. Door de grote druk- en temperatuurverschillen ontsnapt er jaarlijks een paar procent en werkt het koudemiddel na verloop van tijd dus steeds minder goed. Bovendien komt na het afdanken van de warmtepomp het koudemiddel in de lucht terecht. Recyclen is een lang en kostbaar proces en niet mogelijk als de stof niet meer zuiver is. Onbruikbaar koudemiddel wordt verbrand en komt in de atmosfeer terecht. Hoe het gas zich in de natuur gaat gedragen is onbekend, want dat is nog niet eerder gebeurd. Wel is duidelijk dat bepaalde koudemiddelen tot duizenden jaren actief blijven in de atmosfeer.

Daarnaast is het geen natuurlijke maar een chemische stof: CO2 is natuurlijk en kan worden opgenomen door bomen, planten en de oceaan, maar bij koudemiddelen met synthetische stoffen is dat niet mogelijk. Terwijl men de uitstoot van CO2 wil verminderen zorgen warmtepompen ervoor dat een ander broeikasgas (het HFK-gas van de koudemiddelen) juist meer uitgestoten gaat worden.

De EU heeft strengere regels opgesteld waardoor de slechtste koudemiddelen niet meer geproduceerd of verkocht mogen worden. Vervangen van koudemiddel is lastig omdat elk middel andere eigenschappen heeft, zoals een ander kookpunt. Bovendien stijgen de prijzen van oude koudemiddelen die uitgefaseerd worden zodat er intussen een illegale handel is ontstaan.

De schadelijke effecten van koudemiddelen worden niet meegenomen in de besparingen van de warmtepomp. De industrie is inmiddels bezig om zogeheten ‘natuurlijke koudemiddelen’ als brandstof voor de warmtepomp te gebruiken, zoals propaan en ammoniak. Dit lijkt echter vast te lopen omdat deze stoffen giftig of brandbaar zijn en daarom een potentieel gevaar in huizen.

Bron koudemiddelen info: RIVM

Stroomverbruik warmtepomp

Stel dat in een goed geïsoleerde woning een hr-ketel hangt die per jaar 1000 kuub gas verbruikt. De ketel wordt vervangen door een warmtepomp die gemiddeld 350% rendement heeft. Dat is een reëel gemiddeld jaarlijks rendement bij een makkelijker te installeren luchtwarmtepomp. Dan zou de warmtepomp in dezelfde woning 2570 kWh elektriciteit gebruiken. Terwijl het gasverbruik afneemt en stopt, stijgt het stroomverbruik dus flink.

Als het schoorsteentje van je cv-ketel niet meer rookt, betekent het niet dat je geen CO2 meer uitstoot. Ook bij de productie van elektriciteit komt CO2 vrij, bijvoorbeeld als hiervoor gas en kolen gebruikt worden. Het blijkt dat gemiddeld 80% van de stroom in Nederland uit die twee bronnen wordt opgewekt (zie afbeelding CBS). Ook bij de productie van windmolens en zonnepanelen wordt CO2 uitgestoten waardoor deze per kilowattuur (kWh) ook een kleine hoeveelheid aan CO2-uitstoot bijdragen. Alles tezamen wordt gemiddeld iets meer dan 65 gram CO2 per kWh stroom uitgestoten. Een warmtepomp die 2570 kWh verbruikt stoot dus 1680 kg CO2 uit.

Per kuub gas wordt ongeveer 2,2 kilo CO2 uitgestoten (inclusief de gasproductie, zie bron). De hr-ketel die 1000 kuub verbruikt stoot per jaar dus 2200 kg CO2 uit.

De besparing van de warmtepomp is per jaar 530 kg CO2 oftewel 24% ten opzichte van een hr-ketel. De bijdrage van het koudemiddel-broeikasgas (vergelijkbaar met 2000 tot 4000 kg CO2) is hierin niet meegenomen.

1000 kuub gas = 9000 kWh warmte (1000 x 9 kWh warmte per kuub gas bij gemiddeld rendement van 95%)
9000 kWh warmte / 3,5 (gemiddeld rendement warmtepomp) = 2570 kWh stroom

De cijfers van de CO2-uitstoot per bron zijn gebaseerd op onderzoek door o.a. universiteiten en zijn na te lezen op co2emissiefactoren.nl. De CO2 die vrijkomt tijdens verbranding van biomassa om er stroom mee op te wekken wordt niet meegerekend.

Energieverbruik warmtepompen en gasketels uit de praktijk: live heatpump

Warmtepomp met zonnepanelen

Soms wordt aangeraden veel zonnepanelen te installeren, zodat de stroom daarvan gebruikt kan worden voor de warmtepomp. Dat is een mooie gedachte, maar alleen niet realistisch. Dat komt omdat zonnepanelen veel stroom opwekken in de zomer, maar heel weinig in de winter. In feite wordt ’s zomers net zoveel stroom opgewekt als ’s winters nodig is voor de warmtepomp. Op papier wordt deze woning dan ‘energieneutraal’ genoemd.

Maar er is geen goede oplossing om duurzame stroom langdurig op te slaan. Accu’s zijn onhandig, niet milieuvriendelijk en kunnen slechts kleine hoeveelheden stroom opslaan. Door waterstof te maken van stroom en dat opbranden om weer stroom van te maken gaat door alle tussenstappen juist veel energie verloren en heb je aan het begin dubbel zoveel energie nodig.

In de praktijk zullen in de winter gas- of kolencentrales nodig blijven om genoeg stroom op te wekken voor de warmtepomp. Heel efficiënt is dat uiteindelijk niet, omdat deze centrales de helft van de oorspronkelijke hoeveelheid brandstof verliezen gedurende de opwekking van de elektriciteit. Een hr-ketel is in dat geval dus efficiënter dan een warmtepomp!

Extra stroomverbruik door koeling

Daarnaast zijn veel warmtepompen in staat om ook te koelen. Ze kunnen immers behalve warmte ook kou maken. Voor veel mensen is het een gemakzucht om het apparaat automatisch in werking te laten treden zodra het binnen iets te warm wordt. Maar dat kost extra stroom. Bodemwarmtepompen zijn nog relatief energiezuinig hierin, maar luchtwarmtepompen een stuk minder. Een paar weken per jaar de koelmodus aan verbruikt al gauw een paar honderd kilowattuur meer stroom. Op deze manier werkt de warmtepomp dus niet mee aan minder belasting van het milieu. Enig voordeel is dat er in de zomer veelal genoeg zonne-energie is, mits je zonnepanelen hebt, maar deze energie kun je dan niet meer ergens anders voor gebruiken.

Warmtepomp vraagt (te) goede isolatie

Voordat men een warmtepomp kan installeren, moet eerst de woning zo goed mogelijk geïsoleerd worden. Er moet bijvoorbeeld minstens HR-glas in. Ook moeten de muren, het dak en de vloer geïsoleerd worden. Ook zullen traditionele radiatoren vervangen moeten worden door lt (lage temperatuur-) radiatoren en is het handig om vloerverwarming aan te leggen. Ook is een ventilatiesysteem vaak noodzakelijk, dat dag en nacht warme lucht uit het huis naar een centraal punt brengt, waar de warmte gebruikt wordt om verse koude lucht van buiten op te warmen. Daarbij worden filters gebruikt die geregeld schoongemaakt of vervangen moeten worden. Alle tochtgaten moeten worden gedicht. Het zuinigste ventilatiesysteem verbruikt ongeveer 100 kWh tot 200 kWh per jaar aan stroom. Oude systemen of een te harde draaistand gebruiken een veelvoud aan elektriciteit.

Door alle isolerende maatregelen gaat de warmtepomp op een zo laag mogelijke temperatuur werken, wat het aller zuinigst is. Het nadeel van een potdicht geïsoleerd huis is dat ’s zomers de warmte erin blijft hangen. Daarom is er verkoeling nodig, wat ook extra energie verbruikt. De voorbereidende isolerende maatregelen kosten al een hoop geld en het is de vraag of je huis er wel echt het hele jaar door comfortabeler van wordt.

Milieu-impact warmtepomp

Samenvattend is dit ongeveer de besparing en milieu-impact van de warmtepomp ten opzichte van de hr-ketel:

Alternatieven voor de warmtepomp

De warmtepomp is niet direct de reden om voor een beter milieu te gaan. Niet alleen kost het apparaat veel geld, maar ook de investeringen die gedaan moeten worden in verbeterde isolatie en bijvoorbeeld het stroomnet om massaal warmtepompen te kunnen laten werken. Je geeft vooral veel geld uit terwijl je maar weinig geld bespaart en je niet de garantie hebt dat je klimaatverandering en milieuvervuiling helpt tegen te gaan.

Hoe kun je dan wel je geld slim inzetten, tegelijk bijdragen aan een beter klimaat en milieu en er ook nog geld mee besparen?

Hr-ketel zuinig afstellen

Er zijn nog een heleboel manieren om zuiniger om te gaan met de cv-installatie die je nu hebt. Met veel simpele en goedkope manieren kun je jouw gasverbruik al met een derde laten dalen! Veel mensen weten niet dat de warmte gelijkmatig verdeeld moet worden over alle radiatoren. Dit wordt bijna nooit standaard gedaan en in veel huizen stookt de cv-ketel daardoor harder dan nodig. De besparing is 10% tot 20% terwijl het maar weinig geld kost en je er niets van merkt!

Zelf doen: hr-ketel zuinig afstellen

Isoleren

Een andere goede manier is om je woning te isoleren. Dat hoeft niet meteen heel radicaal, zeker als je weinig geld te besteden hebt. Denk bijvoorbeeld aan tochtband. Deze bevestig je bij ramen en deuren die niet goed sluiten. Met tochtband kun je deze kieren dichten. Alle beetjes besparen toch weer een hoop!

Lees meer over tochtwering

Gas besparen

Er zijn nog vele andere tips waarmee je gas kunt besparen. Zoals een slimme manier om je thermostaat in te stellen en het verminderen van warmte-uitstraling aan de achterkant van radiatoren.

Lees gas bespaartips!

Zonne-energie

Heb je wel wat geld om te investeren in zonne-energie? Kijk dan niet alleen naar zonnepanelen, maar vooral ook naar zonneboilers. Deze leveren een groot deel van je warm water het hele jaar door. Dankzij het ultra lage stroomverbruik van de zonneboiler voorziet 1/5 zonnepaneeltje al alle stroom voor de zonneboiler. Ze werken immers allebei tegelijk als de zon schijnt; een slimme en écht duurzame combinatie dus!

Lees meer over zonne-energie