Mei 2019
Verwarmen via brandstofcel én grotere rol voor energieopslag
ISH laat zien waar kennisbehoefte heen gaat
Hoe we in de komende decennia onze verwarmingssystemen uitvoeren, is nog grotendeels onbekend. Warmtepompen en collectieve warmtenetten nemen ongetwijfeld een prominente plek in. Maar niet overal is een elektrische warmtepomp mogelijk en ook het warmtenet reikt niet tot in elke hoek van het land. Tijdens de vakbeurs ish in Frankfurt toonden verschillende fabrikanten een toestel met brandstofcel of zelfs een ketel op waterstof. Maar ook nieuwe opslagsystemen voor warmte en energie gaan een belangrijke rol vervullen.
Met het ‘House of Innovation’ presenteerde bdr Thermea, het moederbedrijf van Remeha, tijdens ish 2019 in Duitsland haar visie op de toekomst van verwarmingstechnologie. Het was een centraal punt op de beursstand waar omheen de dochterbedrijven van de holding hun stand hadden opgezet. In dit ‘innovatiehuis’ konden bezoekers zien welke technologieën de bedrijven de komende jaren zullen ontwikkelen en aanbieden.
‘Wij houden alle opties open’, vertelde Arthur van Schayk, ceo van Remeha. ‘Daarom zie je in ons House of Innovation de systemen op elektriciteit - vooral warmtepompen. Maar ook onze producten voor warmtedistributie, waarvoor we later dit jaar in Nederland nog introducties zullen doen. En onze installaties op duurzame gassen. Dat kan biogas zijn, maar nadrukkelijk ook waterstof.’
Rol voor de brandstofcel
De al eerder in Nederland getoonde ‘waterstofketel’ trok ook op de Duitse vakbeurs veel aandacht. Het gaat om een cv-ketel die op waterstof kan branden ‘Natuurlijk is dit een demo, een product dat we vooral hebben opgehangen om discussie en reacties uit te lokken’, zegt Van Schayk. ‘Toch komen er hier meteen al klanten die serieus vragen wanneer we hem kunnen leveren. Maar dat duurt echt nog een tijdje. Voor we op enige schaal proefprojecten kunnen uitvoeren, moet je eerder aan 5 dan 2 jaar denken.’
‘We gaan wel binnenkort toestellen met een brandstofcel uitleveren die aardgas als brandstof gebruiken. In Duitsland hebben we verschillende afnemers die met echte projecten aan de slag gaan. Ook in Nederland zijn er pilots op komst. Maar dit is anders dan de cv-ketel op waterstof. Willen we een dergelijke waterstofketel kunnen installeren, dan moet je ook de infrastructuur in een wijk met waterstof kunnen uitvoeren.Voor het zover is dat we in wijken waterstof kunnen distribueren, moeten er nog veel barrières worden geslecht.’
Forse investering
Duitsland loopt voorop als het gaat om de ontwikkeling van een markt voor toestellen met brandstofcel; in elk geval voor op Nederland. Een belangrijke reden is de hogere investering die Duitsers gewend zijn te doen voor een cv-installatie. Al deze toestellen gebruiken aardgas als brandstof. In de uitvoering waarin deze toestellen nu beschikbaar zijn, kunnen ze niet direct met waterstof worden gevoed. Op de stand van Viessmann kreeg het toestel met brandstofcel dit jaar een prominente plek. Het bedrijf toonde twee modellen, de Vitavalor pt2 en de Vitavalor pt2. De eerste is een uitvoering met ingebouwde 220-literboiler, een elektrisch opwekvermogen van 0,75 kW en een thermisch vermogen van 0,9 – 30,8 kW. De tweede variant is een solo-toestel met 0,75 kW elektrisch en 1,1 kW thermisch opwekvermogen.
Ook het bedrijf Senertec, met het merk Dachs een zusterbedrijf van Remeha, doet in Duitsland al goede zaken met haar toestel met brandstofcel. Een andere marktpartij is BlueGEN die een toestel op de markt brengt waarbij de brandstofcel een elektrisch vermogen heeft van maximaal 1,5 kW en 0,85 kW thermisch vermogen. De woordvoerder van BlueGEN, die het toestel ook via Bosch Thermotechniek op de markt brengt, meldt dat er al 1.000 apparaten in Europa zijn geplaatst, voornamelijk in de kleine utiliteit. ‘Voor het meest optimale rendement moet je de installatie koppelen aan een boilervat van 200 of 300 liter. Geïnstalleerd en al bedraagt de kostprijs circa 30.000 euro, waarbij je in Duitsland een subsidie van zo’n 16.000 euro kunt krijgen.’ Overigens maakte Bosch op de beurs een samenwerking bekend met nog een brandstofcelfabrikant, Ceres Power. Dit bedrijf produceert een Solid Oxide FuelCell. Bosch kocht een minderheidsaandeel in het bedrijf om op termijn samen de producten te kunnen vermarkten.
De FlexThermEco van Flamco slaat elektrische energie op in de vorm van warmte met pcm.
Van elektriciteit naar warm water
Zoals blijkt uit de configuraties van de installaties met brandstofcel, is het voor toekomstige verwarmingssystemen bijna onmogelijk om zonder buffer of opslagsysteem een rendabel cv-systeem te realiseren. Of je nu een warmtepomp of een toestel met brandstofcel selecteert; deze toestellen functioneren met het hoogste rendement als ze stabiel en constant kunnen draaien en de opgewekte energie kunnen opslaan in een buffer. Ook de energie die we opwekken met de zon, of het nu via zonnecollectoren of zonnepanelen is, gaat het liefst rechtstreeks naar een buffer. Een interessante uitvinding in dat verband is de FlexThermEco van Flamco. Dit opslagsysteem slaat elektrische energie op in de vorm van warmte met phase change materials (pcm). Zo kan dit apparaat overtollige elektriciteit, bijvoorbeeld van pv-panelen, omzetten in warmte voor een cv-systeem. Als straks de terugleververgoeding minder interessant wordt, kun de opgewekte elektriciteit op een later tijdstip zelf worden benutten.
De zouten van het pcm in dit systeem reageren op temperatuurverandering door te smelten of te kristalliseren en daarbij energie op te nemen respectievelijk af te geven.Deze reactie wordt opgewekt via een elektrische spiraal. De FlexThermEco 6E levert in elke variant 12,5 liter warm water per minuut (cw5). Een volle ‘batterij’ heeft voldoende afgiftecapaciteit voor minimaal 170 liter aan warm douchewater. Er zijn drie verschillende opslagcapaciteiten: 3,5, 7 en 10,5 kWh.
De ‘Naturwärmespeicher’, oftewel de natuurlijke warmtebuffer, bestaat uit een 2 m diepe, ronde of rechthoekige ‘vijver’.
Natuurlijk opslagsysteem
Een ander, opvallend opslagsysteem dat op de beurs werd getoond, is de ‘Naturwärmespeicher’, oftewel de natuurlijke warmtebuffer. Dit systeem bestaat uit een 2 m diepe, ronde of rechthoekige ‘vijver’. In het water drijft een warmtewisselaar die in verbinding staat met de buitenlucht. Langs de zijkanten wordt de buitenlucht naar binnen gezogen en vanuit het centrum weer uitgeblazen. Door dit effect warmt het water op en kan daarmee als bron voor een warmtepomp fungeren. In de zomer kan deze buffer met water, dat ’s nachts wordt afgekoeld, worden gebruikt als bron voor een koelsysteem. De omvang van deze natuurlijke buffers varieert van ruim 2 m tot zo’n 20 m of meer in doorsnede. De capaciteit varieert van 10 – 40 kW of een veelvoud daarvan, als meerdere modules aan elkaar worden gekoppeld. Zeker voor vrijstaande woningen en villa’s met een grote tuin of gebouwen met een siertuin, is dit een interessante buffermogelijkheid.
Hybride zonnepanelen als bron
De hybride zonnepanelen maken een opvallende groei door. Althans, als we het afmeten aan de aandacht en de hoeveel aanbieders op de Duitse vakbeurs. In hal 9 stonden meerdere fabrikanten en leveranciers van deze producten bij elkaar. En de boodschap was eigenlijk steeds dezelfde; het dakoppervlak is voor veel woningen en gebouwen beperkt, dus oogst de maximale hoeveelheid energie door pvt-panelen te plaatsen. Dit type hybride panelen wekt elektriciteit op, maar levert ook warm water. De opwarming die een conventioneel pv-paneel gewoonlijk minder goed laat functioneren, wordt in een hybride paneel omgezet in warm water. Het Franse bedrijf DualSun levert het paneel DualSun Spring met een elektrisch opwekvermogen van 310 Wp en 570 W/m2 warmte. De Duitse collega Consolar Solare Energie systeme levert het paneel Solink dat in 2017 de ‘milieutechniekprijs’ won in de categorie energie-efficiëntie. Dit paneel is vooral bedoeld als bron voor lucht-waterwarmtepompen. Want naast een elektrisch opwekvermogen van 340 Wp levert dit paneel 60 W/m2. Die warmte wordt opgewekt doordat lucht onder het paneel doorstroomt. Daarmee neemt het rendement met de pv-panelen met 7 procent toe.
Klik, klaar en vast
M&G, in Nederland actief onder de naam Burgerhout, introduceerde op de beurs het nieuwe, concentrische rookgasafvoersysteem EasySafe. Het gaat om een push-fit, van pp-kunststof gemaakt afvoersysteem dat vooral veel verwerkingssnelheid biedt. Je klikt de buizen en fittingen in elkaar en ze zitten vast. Je kunt er een trekkracht van 45 kg op uitoefenen. Minstens zo belangrijk zijn ook de kunststofbeugels waarmee de rookgasafvoer wordt vastgezet. Deze klemmen op een slimme manier rond de buis terwijl ze naast de buis op een gemakkelijke manier op de ondergrond zijn vast te schroeven. In mei of juni is het systeem via de groothandel verkrijgbaar.
Op vol vermogen heeft de aroTherm van Vaillant op een afstand van 2,20 m een geluidsniveau van 35 dBA.
Het werd stiller en stiller
Bij warmtepompen draaide het deze beurs voornamelijk om twee aspecten: hoe maken we ze stiller en welk koudemiddel gaan we gebruiken? De Duitse fabrikanten Vaillant en Remko deden een verwoede poging om met hun product tot stilste warmtepomp van de beurs te worden bestempeld. Remko had een geluiddichte cabine op de stand waarin je kon luisteren naar een op vol vermogen draaiende buitenunit van het type hts Designline. Tenminste, je moest goed je best doen, wilde je in de geluidscabine de draaiende compressor kunnen horen. Nadeel van deze buitenunit is dat hij een heel stuk duurder is, soms tweemaal zo duur. Maar daarvoor krijg je dan wel meteen een stukje design, dat in houtmotief of in aluminium leverbaar is, en optioneel in een eigen kleur wordt gespoten. Omdat het toerental van de radiaalventilator in deze buitenunit regelbaar is, varieert het geluidsniveau van 35 tot 22 dBA. Verder introduceerde Remko de compacte, stille en eenvoudig te installeren lucht-waterwarmtepomp lwm in monoblock-uitvoering. Uitgerust met het nieuwe koelmiddel r454b zorgt deze voor een watertemperatuur tot 65 °C. Het geluidsniveau bedraagt door de speciale omkasting slechts 30 dBA. Verder waren op de stand ook de nieuwe, bijzonder stijlvol vormgegeven omkastingen te zien – de serie swk – waarmee het geluid van bestaande buitenunits tot 15 dBA wordt gereduceerd. Een voordeel van deze ombouw is dat het rendement van de buitenunit niet afneemt door deze geluidsdemping, aldus Remko. Vaillant introduceerde twee nieuwe buitenunits, de aroTherm en de aroCollect. De aroTherm kent op een afstand van 2,20 m een geluidsniveau op vol vermogen van 35 dBA. En de aroCollect produceert op die afstand nog maar 29 dBA. In vergelijking met vele andere fabrikanten zijn dit ronduit lage geluidsniveaus.
Opkomst van nieuwe koudemiddelen
Daikin is een van de koplopers als het gaat om het introduceren van airco’s en warmtepompen met het koudemiddel r32. Het grote voordeel van dit koudemiddel is de veel lagere gwp dan bijvoorbeeld het nu nog meest gebruikte koudemiddel r410a. Zo introduceerde Daikin de Altherma 3 h ht, een warmtepomp die een temperatuur van 70 °C opwekt bij een buitentemperatuur van -15 °C. Op 3 m afstand produceert de buitenunit een geluidsniveau van 35 dBA waarmee Daikin hem geluidsarm noemt. Deze warmtepomp gebruikt r32 als koudemiddel. Maar Daikin was niet de enige met een nieuwe warmtepomp met r32. Ook Mitsubishi Electric, Panasonic en enkele andere fabrikanten toonden nieuwe modellen, zoals de Panasonic Aquarea J generatie lucht-waterwarmtepomp. Door gebruik te maken van r32 reduceert Panasonic naar eigen zeggen de impact op gpw-waarde met 75 procent. De nieuwe Aquarea J heeft volgens de fabrikant een cop van 5,33 voor verwarming, met een maximumtemperatuur van 60 °C en een cop van 3,3 voor tapwater. Mitsubishi Electric blijft naar eigen zeggen volop geloof houden in het koudemiddel r410a. Voor de meeste toestellen en in de meeste situaties zorgt dit koudemiddel voor de beste rendementen. En toch wil ze haar afnemers ook de keuze kunnen bieden uit toestellen met alternatieve koudemiddelen, zoals r32, r744, r513a en r13ze. Met al deze koudemiddelen levert Mitsubishi een of meer toestellen.
Een echte noviteit op de ish was de eerste Mitsubishi brine-waterwarmtepomp. Deze Ecodan Geodan is oorspronkelijk ontworpen voor de Scandinavische markt, maar kan mogelijk ook voor Nederland een interessant product zijn. Bij Alklima bekijken ze serieus hoe ze hem op de Nederlandse markt kunnen positioneren. Deze warmtepomp maakt gebruik van het koudemiddel r744.
Tot slot maakte Bosch Thermotechnik tijdens een speciale persconferentie op de beurs bekend dat het bedrijf de komende periode 100 miljoen euro investeert in warmtepomptechnologie. De focus ligt daarbij op het eenvoudig installeren en de digitale support van warmtepompsystemen. Om te kunnen inspelen op behoeftes doet Bosch gerichte productontwikkeling voor de regio’s in Europa, met eigen ontwikkel- en productieafdelingen in Zweden, Portugal en Duitsland.
Tekst: Rob van Mil, freelance publicist.
Fotografie: Industrie