Heat Pump Application Center helpt energietransitie versnellen

Door de oplopende energierekening en de hoge urgentie om te verduurzamen, staan alternatieven voor aardgas en de gasgestookte cv-ketel volop in de belangstelling. Naast de renovatie van bestaande huizen, kantoorpanden en andere gebouwen, moeten er komende tijd 1 miljoen nieuwe, energieneutrale woningen worden bijgebouwd.

Sten de Wit, programmamanager energie in de bebouwde omgeving bij TNO: “Vanaf 2026 worden duurzame installaties zoals de (hybride-)warmtepomp de standaard. Een huiseigenaar moet bij vervanging van de cv-ketel overstappen op een duurzamer alternatief, bijvoorbeeld een (hybride-)warmtepomp. Een mooi doel, maar tegelijk ook een enorme opschalingsopgave. Doordat we in Nederland decennialang afhankelijk zijn geweest van aardgas, hebben we minder praktijkkennis en -ervaring met warmtepomptechnologie. Hoe presteren ze over een langere periode, en in sterk verschillende woningen en omstandigheden? Hoe kunnen we warmtepompen snel plaatsen en inmeten, met behoud van prestaties? Daarnaast zijn er volop veelbelovende warmtepompinnovaties in ontwikkeling, zoals thermo-akoestische warmtepompen. Hoe kunnen we die ontwikkelingstijd verkorten zodat we sneller onze klimaatdoelen bereiken?”

Uniek in Europa

Om antwoorden te vinden op al deze kwesties en uitdagingen heeft TNO het Heat Pump Application Centre (HPAC) in Delft opgezet. Dit kennis- en innovatiecentrum voor warmtepomptechnologie is een belangrijk onderdeel van het Bouw Innovatielab, waar TNO de toekomst verkent van energieneutraal bouwen. Het HPAC biedt testfaciliteiten met klimaatkamers die uniek zijn in Europa. Warmtepompen en ventilatiesystemen met warmteterugwinning kunnen er onder uiterst realistische omstandigheden worden getest, waarbij er optimale controle is over de variabelen. De klimaatsystemen worden gekoppeld aan een virtueel gebouw, om te onderzoeken hoe een fysieke warmtepomp interacteert met andere installaties in huis. Via het hardware-in-the-loop principe reageren hardware en softwaremodel in real-time op elkaar. In de klimaatkamers kunnen realistische weersomstandigheden worden nagebootst, terwijl in het naastgelegen akoestisch lab de geluidsproductie van warmtepompen gemeten wordt.

Grote praktijkverschillen

De behoefte aan zo’n testcentrum is groot, weet Richard Kemp, warmtepompspecialist bij TNO. “De efficiency en het wooncomfort zijn bij hybride-warmtepompen sterk afhankelijk van het afgiftesysteem, de omstandigheden in de woning en de gebruiker. We zien grote verschillen per situatie. Zeker bij renovatie, waar je te maken hebt met minder optimale omstandigheden, zoals beperkte isolatie of oude radiatoren. Een cv-ketel is voor zijn prestaties veel minder afhankelijk van de omstandigheden.” Kennis hierover is beperkt doordat systeemkritische praktijktesten volgens Kemp nog nauwelijks worden uitgevoerd. “Fabrikanten testen voornamelijk onder constante omstandigheden en volgens vaste protocollen, om energieprestaties aan te tonen. Wij willen weten wat er gebeurt na de lab ontwikkeling, achter de voordeuren van gebruikers, omdat we daar flinke verschillen in efficiency en wooncomfort zien.”

‘Daarom werken we met TNO samen aan een zelflerende regeling voor de hybride-warmtepomp.’

Zelflerende hybride-warmtepomp

Omdat de gebruiker zelf veel invloed heeft op de efficiëntie van een warmtepomp, wordt de afstelling en regeling nog belangrijker. “Een warmtepomp vraagt om een ander stookgedrag dan een cv-ketel”, legt Richard Kemp uit. “Je verwarmt geleidelijk naar een bijna constante ruimtetemperatuur. Dus even snel een paar graden erbij zoals met de ketel lukt niet meer.” Bij ketelfabrikant Intergas zien ze dat veel gebruikers nu al problemen hebben om een optimale instelling te vinden van hun cv-installatie. “Een hybride-warmtepomp is nog complexer en gevoeliger voor de juiste afstelling”, legt Louis Visser uit, Product Development Engineer bij Intergas. “Daarom werken we met TNO samen aan een zelflerende regeling voor de hybride-warmtepomp die we onlangs hebben geïntroduceerd. Of je nou radiatoren hebt of vloerverwarming, een grote woning of een kleine, het systeem past zich zelf hier automatisch op aan voor maximale efficiency. Dat biedt gebruikers dus in de praktijk meer comfort, minder CO2-uitstoot en een lagere energierekening.”

Time-to-market verkorten

Voor Intergas zit de toegevoegde waarde van het HPAC in de combinatie van unieke testfaciliteiten en het team van experts. Louis Visser: “We maken nu de transitie van cv-ketels naar warmtepompen, dus in korte tijd moeten we veel kennis vergaren. Het HPAC biedt hele mooie, moderne klimaatkamers, faciliteiten die we zelf niet hebben. Daarnaast heeft TNO al ruime ervaring met het gebouwsimulatiemodel, dat is voor ons heel waardevol. Bovendien is er bij de medewerkers heel veel expertise op het gebied van warmtepompen, dat is de grootste toegevoegde waarde. Hierdoor kun je heel efficiënt schakelen en in korte tijd veel bereiken. Daarmee verkorten we onze time-to-market aanzienlijk. We hebben zelf een team van 40 ontwikkelaars maar voor de vele vraagstukken is er altijd te weinig capaciteit. Ik zie TNO als een mooie toevoeging, een extra resource voor R&D, en ook als een generator van nieuwe ideeën.”

‘Om te bepalen wat de beste oplossingen en procedures zijn hebben we onafhankelijke partijen als TNO keihard nodig.’

Meer dan alleen testen

Het HPAC heeft een bredere missie dan alleen testfaciliteit voor fabrikanten en installateurs. Zo worden de inzichten die voortkomen uit onderzoek in het kader van subsidieprogramma’s, zoals die van de Coalitie HR-Hybride, gebruikt om de hele energietransitie vooruit te helpen. Maar ook de ervaring met het testen en valideren zelf is heel waardevol voor het versnellen van duurzame innovaties, weet Richard Verbree. Ruim 20 jaar was hij CEO bij verwarmingsspecialist Inventum. Nu richt hij zich op het verduurzamen van de gebouwde omgeving. Hij is onder meer vicevoorzitter van de stichting Team Duurzaam Installeren, dat de installatiesector wil oplijnen om de klimaatdoelen te halen. “We hebben inmiddels commitment voor 100.000 duurzame installaties per jaar. Zonder technologievoorkeur, willen we bij elke woning de grootste milieu-impact behalen. En zo efficiënt mogelijk installeren, want arbeid is schaars. Om te bepalen wat de beste oplossingen en procedures zijn hebben we onafhankelijke partijen als TNO, maar ook Kiwa, keihard nodig. Wat mij betreft wordt fors geïnvesteerd in voldoende test- en keuringsfaciliteiten, want ook in innovatie moeten we fors opschalen. Anders gaan we het niet redden.”