Statusrapportage Warmtepompen In Nederland in 2008
Colofon Dit rapport is opgesteld door Onno Kleefkens
Datum
26 januari 2009
Kenmerk
xxx.doc
Status
Concept
Inhoudsopgave 1 Inleiding .......................................................................................................................................................................................................3 2 Marktsegmentatie .......................................................................................................................................................................................4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Woningbouw (nieuwbouw) .............................................................................................................................................................4 Woningbouw (bestaande bouw) ....................................................................................................................................................5 Utiliteitsbouw ...................................................................................................................................................................................5 Glastuinbouw...................................................................................................................................................................................6 Industrie............................................................................................................................................................................................6
3 Stand van de Techniek...............................................................................................................................................................................7 3.1 3.2
Woningbouw (nieuwbouw) .............................................................................................................................................................7 Woningbouw (bestaande bouw) ..................................................................................................................................................11
4 Marktpartijen .............................................................................................................................................................................................14 4.1
Prijsontwikkeling ...........................................................................................................................................................................15
5 Internationale Ontwikkelingen.................................................................................................................................................................16 6 Informatie/Literatuur.................................................................................................................................................................................18
2
1 Inleiding In deze statusrapportage warmtepompen wordt voornamelijk ingegaan op de woningbouw. Nederland loopt daarin in Europees verband niet voorop wat betreft de toepassing van warmtepompen. Dit is wellicht te verklaren doordat wij een uitgesproken gasland zijn met een volwassen industrie voor gaswandketels van een hoog kwaliteitsniveau. Toch zijn er signalen uit de markt die duiden op een trendbreuk en heeft vooral aan de kant van de toeleverende industrie een ontwikkeling plaatsgevonden die uniek is. Nieuwbouw Op elke vorm van nieuwbouw kan de warmtepomp worden toegepast. Gebruikelijk in Nederland is, onder het huidige bouwbesluit, een warmtepomp te plaatsen die de bodem als bron gebruikt. Veel toegepast in grotere projecten is de aquifer met een centraal open brondistributiesysteem en bij individuele projecten een gesloten bron. De toepassing van warmtepompen stelt eisen aan de afwerking en kwaliteit van de woning, gebaseerd op het treffen van de maatregelen aan de schil (isolatie, luchtdichtheid), met een comfortabel binnenklimaat en een LTV verwarmingssysteem. Trendmatig zal de vraag voor ruimteverwarming afnemen ten opzichte van de vraag voor tapwaterverwarming, terwijl de vraag naar koeling en ventilatie toeneemt. De warmtepomp past goed in deze nieuwe vraagpatronen. Met deze kleine verwarmingscapaciteit verschuift de toepassing van warmtepomp met de bodem als bron naar een toepassing met lucht als bron. Hiermee is in proefprojecten in laag energie woningen door Nederlandse bedrijven al ervaring opgebouwd. Bestaande bouw In de bestaande bouw worden jaarlijks ruim 450.000 ketels vervangen op individuele basis, zowel als in grootschalige corporatieve renovatie projecten. Dit is daarmee veruit het grootste marktsegment voor toepassing van warmtepompen. Vooral Nederlandse leveranciers van warmtepompen hebben hiervoor unieke concepten ontwikkeld die in plaats van of naast de bestaande HR-ketel komen. Deze concepten zijn voornamelijk gebaseerd op warmtepompen met lucht als bron die in een bestaand verwarmingssysteem als basislast worden ingezet. Eind 2008 hebben bedrijven van deze systemen zich verenigd in Smart Hybrid Foundation (SHF). De markt staat hier in een beginfase van een potentieel snelle groei op voorwaarde van een zorgvuldige introductiestrategie. In een potentieelschatting wordt dan verwacht dat al tegen 2015 tussen 25 – 30% van de vervangingsmarkt dit soort concepten wordt uitgevoerd.
3
2 Marktsegmentatie In de afgelopen vijf tot acht jaar zijn er in de woningbouw en kantoren enkele honderden projecten met warmtepompen uitgevoerd. Het nieuwe lijkt er wel af te zijn en de kinderziekten overwonnen. Dit is echter niet het geval! De markt voor warmtepompen is in marketing termen nog lang niet volwassen. Er is nog geen sprake van een autonoom groeiende markt waarin gestandaardiseerde oplossingen worden aangeboden.
2.1 Woningbouw (nieuwbouw) De aandacht van de overheid voor duurzame energie en warmtepompen heeft zich voornamelijk op dit segment van de markt gericht. Jaarlijks wordt er aan het bestand van de woningbouw circa 70.000 w.eq. nieuwbouw toegevoegd. Met een optimistisch geschat aantal van 5.000 warmtepompen/jaar is het marktaandeel echter nog marginaal (7%). De vraag naar warmtepompen in de woningbouw groeit wel, mede door de aanscherping van de EPC. Echter, deze aanscherping is onvoldoende om de markt echt op gang te brengen omdat de keuzemogelijkheden voor een EPC=0,8 nog legio zijn. Door de veelheid van keuzes die gemaakt moeten worden door partijen, zoals gemeenten en corporaties, is het niet eenvoudig tot een goede keuze te komen. Een aantal projectontwikkelaars biedt de warmtepompoptie aan omdat het voor hen een relatief betaalbare niet bouwtechnische optie is om de EPC te verlagen die ook nog een meerwaarde heeft in koeling en kwaliteitsgevoel. Aan de andere kant leeft echter nog het idee met een nieuwe technologie te maken te hebben waarin door de onervarenheid bij de partijen in het veld risico’s bestaan met als gevolg potentiële klachten van bewoners. Ook zijn er twijfels of de warmtepomp wel tegen dezelfde of liefst lagere kosten, vergelijkbare prestaties kan leveren als de bekende conventionele technieken. Kortom warmtepompen worden als een aantrekkelijke optie gezien in een streven naar een lagere EPC, maar tevens als een optie die nog niet betrouwbaar zonder meer kan worden toegepast. Uit Lessons Learned komt het beeld naar voren. Vooral de relatie tussen installatiekwaliteit en bouwkwaliteit wordt als problematisch gezien, oplosbaar door een meer geïntegreerde en procesmatige aanpak vanaf het eerste ontwerp van de bouw. In de trendontwikkeling zal in de nieuwbouw de verhouding tussen warmte- en krachtvraag verschuiven naar krachtvraag en zal de vraag voor ruimteverwarming relatief afnemen ten opzichte van de vraag voor tapwaterverwarming. Waar men vroeger tevreden was met een CW3 aansluiting is nu een CW6 aansluiting al normaal. Dit betekent: in een kortere tijd grote flow van een hoge temp. En dat kan juist de warmtepomp niet goed. De vraag naar koeling en ventilatie zal verder ook toenemen. De warmtepomp past hier goed in, waarbij er verschuiven zal plaatsvinden naar warmtepompen met lucht als bron. Nederlandse bedrijven hebben hier in proefprojecten ervaring mee opgedaan. Een dergelijke trend in de woningbouw vraagt om een splitsing van functies in het verwarmingstoestel, die bij laag energiewoningen sterker gaat doorwegen. Bij een marktaandeel in de nieuwbouw tussen 50 – 100% kan de warmtepomp in dit segment jaarlijks 0,25 – 0,5 PJ toevoegen aan de besparing.
4
2.2 Woningbouw (bestaande bouw) In de bestaande bouw worden jaarlijks ruim 450.000 ketels vervangen op individuele basis, zowel als in grootschalige corporatieve renovatie projecten. Dit is daarmee veruit het grootste marktsegment voor toepassing van warmtepompen, maar ook misschien wel het meest weerbarstige. Onderverdeeld in particulier en corporatief is hier sprake van twee marktsegmenten. Uitgangspunt van een goede renovatie is het verbeteren van de schil en het verwarmingsysteem. Het energetisch en bouwfysisch opwaarderen van een woning tot het niveau van laag energiewoningen wordt veelal niet uitgevoerd door individuele woningeigenaren en nog slechts sporadisch door woningcorporaties. Afhankelijk van de ‘label-klasse’ wordt hierin door woningcorporaties gekozen voor afbraak en complete nieuwbouw op basis van duurzame energie, zoals in de Vegelin-wijk in Leeuwarden Bij individuele woningeigenaren komt de renovatie vaak niet veel verder dan ketelvervanging. Vooral Nederlandse fabrikanten van warmtepompen hebben hiervoor concepten ontwikkeld die in plaats van of naast de bestaande HR-ketel komen. Op de VSK-beurs 2008 in Utrecht zijn verschillende concepten getoond. Deze concepten zijn vanuit kosten en installatietechnische overwegingen, passend in de traditionele bouwkolom, voornamelijk gebaseerd op warmtepompen met lucht als bron die in een bestaand verwarmingssysteem als basislast worden ingezet. De HR-ketel levert dan de pieklast. Een aantal fabrikanten heeft zich recent verenigd in Smart Hybrid Foundation om samen te werken op een introductiepad dat de randvoorwaarden voor toepassing in de bestaande bouw moet verbeteren. Er wordt hiermee een snelle en vooral zorgvuldige marktgroei verwacht, waarin intensief wordt samengewerkt met de overheid en afstemming plaatsvindt met andere technologie opties voor hetzelfde marktsegment. Mede om de toepassing hiervan te stimuleren en de marktontwikkeling op gang te krijgen is de subsidieregeling Duurzame Warmte opgezet. Bij een penetratie van 30% van de vervangingsmarkt (=120.000 stuks/jaar) kunnen deze warmtepompen de besparing in dit segment met 2PJ per jaar toenemen.
2.3 Utiliteitsbouw In de kantorenmarkt is de warmtepomp verder ontwikkeld. In het segment grote kantoren is penetratie circa 20 - 30% van de totale nieuwbouw. Voor het overige deel van de utiliteitsmarkt is weinig detailinformatie beschikbaar, naar schatting is de penetratie hier circa 10% van de nieuwbouw. Vaak wordt gekozen voor de toepassing van warmtepompen in de vorm van airconditioning, die vrij standaard als bewezen technologie wordt neergezet. Voor de meer duurzame systemen, gebaseerd op aquifers, is de marktpenetratie nog geen standaard, wel een bewezen technologie. De bestaande wet en regelgeving vormen gedeeltelijk nog een belemmering voor deze systemen. Vooral voor kleinere projecten
5
geldt dat bestaande procedures voor vergunningverlening te veel tijd kosten en tot extra kosten op de projectbegroting kunnen leiden.
2.4 Glastuinbouw In de Glastuinbouw is de groei in de markt na enkele projecten langzaam op gang aan het komen. Maar dat gaat niet vanzelf, veelal wordt door de tuinder gekozen voor concurrerende opties als WKK ondanks dat de energiebesparing minder is. Met WKK wordt door de individuele tuinder een financieel beter rendement behaald, maar zijn de kosten per ton CO2-reductie veel hoger dan bij warmtepompen. Deze markt bestaat mede door aantrekkelijke tarieven en financiële regelingen die de toepassing van WKK stimuleert [4 – ISSO 2008-09]. In het traject van de Kas als Energiebron (www.kasalsenergiebron.nl) speelt de warmtepomp weer een centrale rol spelen hoewel de in dit traject actieve marktpartijen weinig affiniteit met de warmtepomp hebben. Projecten als het Hoogeland met Prominent en Ceres Vastgoed zijn een voorbeeld van samenwerking tussen glastuinbouw en woningbouw. Een recente studie van de Provincie Zuid Holland heeft aangetoond dat het toepassingspotentieel in dit segment is groter dan in de Utiliteitsbouw. Een belangrijke ‘concurrerende’ optie is geothermie.
2.5 Industrie In de jaren negentig was er grote belangstelling, dankzij het Spirit-programma van Novem, voor procesintegratie en warmtepompen in de industrie. Er zijn op dat gebied enige, zij het kleine, successen geboekt. Zeker in de discussie over het gebruik van industriële restwarmte voor woningbouw en glastuinbouw is het zinvol nog eens goed te kijken naar de mogelijkheden van warmtepompen en ORC’s voor een meer efficiënte directe toepassing intern van de warmte of omzetting naar elektriciteit. Onder twee IEA Implementing Agreements is een begin gemaakt aan samenwerking op dit gebied. In de visie van deze IEA-groepen zijn er, tegen de momentane energietarieven en met de nieuwe mogelijkheden van geavanceerde software, nieuwe mogelijkheden de net niet rendabele projecten van de jaren negentig van de grond te trekken.
6
3 Stand van de Techniek 3.1 Woningbouw (nieuwbouw) In de nieuwbouw is de elektrische compressie warmtepomp met levering van warmte en koude en de bodem als bron nadrukkelijk de standaard. Hiermee is Nederland een betrekkelijke uitzondering op de wereldmarkt waar veel meer wordt gekozen voor lucht als bron. In het milde klimaat van Nederland biedt dit alternatief goede mogelijkheden voor toepassing in laag-energiewoningen die verder gaan dan het huidige bouwbesluit. Systemen Belangrijke ontwikkelingen met warmtepompprojecten in de nieuwbouw vinden vooral plaats in de grootschalige toepassing voor meerdere woningen. De aanpak is dan veelal geclusterd, waarbij optimalisatie in de aantallen en/of de collectiviteit wordt gezocht. Een typisch Nederlandse ontwikkeling is het gebruik van een collectieve bron op basis van Warmte en Koude Opslag (WKO). Er wordt dan gebruik gemaakt van een gezamenlijke bron, in de vorm van een aquifer, die dan de bron vormt voor individuele warmtepompen (per woning) of collectieve warmtepompen voor meerdere woningen. In Nederland zijn de meest voorkomende concepten: o Collectieve warmtepomp met hulpketel in een warmtedistributiesysteem en een collectieve open bron. o Individuele elektrische warmtepompen met een collectieve open bodem bron (aquifer WKO-systeem); o Individuele elektrische warmtepompen met individuele gesloten bodembron; Een collectieve warmtepomp met warmtedistributie voor ruimteverwarming en tapwater lijkt voor grondgebonden woningen minder geschikt dan voor gestapelde bouw. Hiervoor zijn diverse oorzaken aan te wijzen: o Anders dan bij warmtedistributie op basis van restwarmte moet bij een warmtepomp warmte gemaakt worden uit ingekochte energie. Waar de bewoners bij energiezuinige huizen al geen genoegen meer nemen met NMDA ontstaat hier een probleem, omdat de warmteverliezen in het distributie systeem niet ‘goed’ zijn te verrekenen in de tarieven. o Tapwater dient in verband met legionella op relatief hoge temperatuur geleverd te worden. Door het continu rondpompen van warm tapwater zijn de warmteverliezen hoog(ca 50%!), waarmee het economisch probleem van punt 1 versterkt wordt. Energetisch kunnen ook vraagtekens gezet worden bij deze oplossing. Nadat aanvankelijk een aantal energiebedrijven voor deze oplossing koos, is men daar nu veelal van afgestapt. Ook woningcorporaties hebben projecten gerealiseerd waarbij het opvallend is dat na een eerste project herhalingen vaak uitbleven. Dit waren veelal systemen met collectieve
7
warmtepompen. Over het algemeen geven corporaties als reden op dat de kosten te hoog zijn, veelal door de verliezen die in het systeem optreden. Voor collectieve systemen in gestapelde bouw, is in de markt behoefte aan oplossingen voor de verliezen die in de systemen optreden en de ‘behoefte’ aan hoge distributietemperaturen voor tapwater vraagstukken. In Duitsland wordt dit opgelost met individuele warmtepompen per woning (verketeling) en in Frankrijk met ventilatiesystemen. Een mogelijke oplossing kan ook worden gevonden in een combinatie van verschillende technieken in een laag temperatuurdistributie systeem, zoals het plaatsen van een compacte warmtewisselaar of een warmtepompboiler. Deze concepten zijn nog niet uitontwikkeld en bewezen. Een andere vorm van collectiviteit is het gebruik van een open bron (aquifer). Door de constante temperatuur en grote capaciteit van open bronnen kan dit een goed en stabiel warmtepomp rendement leveren. Omdat het realiseren en onderhouden van een open bron relatief duur is, is deze optie pas rendabel bij grotere projecten. In de praktijk ligt de grens bij 60 – 100 woningen. In de markt wordt als belangrijk algemeen nadeel van collectieve systemen, ook met alleen een collectieve bron, ervaren dat er met een intermediair een langjarig contract moet worden aangegaan. Overigens biedt dit ook weer kansen. EsCo’s en Woningcorporaties pakken dit op, zoals in Schiedam en Dinxperloo. Voor individuele warmtepompen, die energetisch de voorkeur hebben in grondgebonden woningen, hebben gesloten bronsystemen dan ook een aantal voordelen: o De eigenaar van de woning is onafhankelijk van een intermediair. o De warmtepomp kan tailor-made op de woning worden geoptimaliseerd o Er is er geen vergunning nodig voor het plaatsten van het systeem. De investeringen voor een individuele bron per woning zijn wel hoger en maken ongeveer 1/3 van de kosten van het systeem uit. Tevens heeft een individuele gesloten bron te maken met pompenergie en redelijk ineffectieve warmteoverdracht in de bodem, naast de ‘extra’ warmteoverdracht in de warmtepomp. Op het gebied van bodem warmtewisselaars en warmtepompen vinden verschillende innovaties plaats om de warmteoverdracht efficiënter te maken. Eind 2008 ontving het NETHE concept van Denar uit Lopik de Wijffels innovatieprijs. Een belangrijke ontwikkeling in het buitenland (Oostenrijk) is verder de toepassing van directe verdamping met CO2 als koudemiddel (principe heat-pipe). Beide ontwikkelingen passen nu nog moeilijk in de huidige regels voor de bodem en met beide ontwikkelingen is nog weinig ervaring opgedaan.
8
De meeste projecten in de woningbouw zijn in tegenstelling tot het omringende landen, gericht op het leveren van koude in de zomer en leveren warm tapwater (combi warmtepompen). Veelal is een voorziening aangebracht voor het regenereren van de bron. Door het regenereren van de bron wordt deze weer op de uitgangstemperatuur gebracht. Bij het gebruik van een open bron (aquifer) is regeneratie verplicht in de vergunning (thermische evenwicht). Bij een gesloten bron (grondwarmtewisselaar) is toepassing niet verplicht, maar wel aan te bevelen. De prestatie en de capaciteit van het systeem blijft dan op peil. Regeneratie van de bron kan door: o Passieve of vrije koeling: direct gebruik van het bronmedium (eventueel met tussenkomst van een warmtewisselaar) voor koeling van de woning. o Zonne-energie (energiedak) Een aantal projectontwikkelaars biedt de warmtepompoptie aan omdat het voor hen een relatief betaalbare niet bouwtechnische optie is om de EPC op 0,8 te brengen. De optie is ook een aantrekkelijk product omdat het de koper van de woning een hoge gevoelswaarde geeft van comfort en kwaliteit. Wanneer we met de ontwikkelingen een paar stappen verder willen is een dergelijk concept nu al weer achterhaald. In de trendontwikkeling naar laag energetische nieuwbouw (EPC<0,4) zal de vraagvermindering plaats moeten vinden door schilmaatregelen in combinatie met warmte opwekkers en ventilatie. Door de geringe warmtevraag en de hoge vraag van tapwater kan de combinatie van warmtepomp met zonne-energie een meer optimale keuze worden. Een splitsing van functies in het verwarmingstoestel naar tapwater en ruimteverwarming ligt ook in die lijn. Systeemkwaliteit De analyse van SenterNovem van uitgevoerde projecten in de nieuwbouw heeft laten zien dat de race nog niet gelopen is [….]. In lijn met de bevindingen van ITHO kan bij een aantal projecten geconstateerd worden dat: o Het energiegebruik in de praktijk (soms veel) hoger is dan in theorie o Er daarmee onzekerheid over de lange termijn exploitatie o De up front investeringskosten te hoog om marktdoorbraak mogelijk te maken o Een deel projecten mislukt is De eerste generatie warmtepompen kwam uit de omringende landen en was niet specifiek voor de Nederlandse markt ontwikkeld en door grootte en kostprijs nog voornamelijk geschikt voor het type koopwoningen uit de hogere marktsegmenten. Deze warmtepomp met grotere verwarmingscapaciteiten is gebaseerd op woningen gebruikelijk in de Duits/Oostenrijkse markt, waar de bouwwijze met kelders ruimte laat voor plaatsing van warmtepompen en ook de kavel de ruimte geeft voor het aanbrengen van een bron van voldoende formaat. In een ‘normaal’ rijtjeshuis in een Nederlandse nieuwbouwwijk met plaatsing van de verwarmingsapparaten op zolder en een relatief geringe verwarmingscapaciteit is plaatsing van een dergelijke warmtepomp niet zinvol. Technisch heeft er voornamelijk vanuit de Nederlandse fabrikanten op systeem- en component niveau een ontwikkelingsslag plaatsgevonden waarmee concepten veel meer inspelen op de geringere warmtebehoefte van de Nederlandse woning.
9
Het blijkt vaak dat de opbrengst van warmtepompsystemen tegenvallen, waar in de ontwerpfase regelmatig te optimistische aannamen worden gedaan. Dit heeft veelal te maken met het over dimensioneren van installaties waar eerder te groot vermogen wordt geplaatst dan klein en optimaal. Veel toeslagen in de ontwerpberekeningen, vanaf de berekening van de verwarmingsbehoefte van de woning tot de prestaties van het verwarmingssysteem, zijn daar debet aan. Dit is geen euvel dat alleen bij Warmtepompen voorkomt, maar waarvoor de prestatie van warmtepompen veel meer gevoelig is dan conventionele systemen. Ook is het geen typisch Nederlands probleem! Warmtepompsystemen stellen eisen aan de kwaliteit van de bouw omdat deze systemen met hun geringere capaciteit en trage aanwarm snelheid veel gevoeliger zijn voor fouten in de bouwfysica. Een goede zorgvuldig aangebrachte isolatie, kierafdichting en het vermijden van koudebruggen voorkomt piekvragen in warmte en koude. Hiermee kan de warmtepomp optimaal functioneren en wordt het systeem ook niet te groot. Daarbij dient het afgiftesysteem geschikt te zijn voor lagere aanvoertemperaturen. Elke bouwonderneming kan aan deze set van eisen voldoen. Met de extra aandacht die dit vereist dient al bij het ontwerp en het bestek integraal rekening te worden gehouden. In de bouwpraktijk echter worden nog altijd veel energieverliezen veroorzaakt door de slechte kwaliteit van het ontwerp en de bouw, waarvan men zich vaak niet bewust is. De gerealiseerde kwaliteit van isoleren van de woning wordt in de huidige regelgeving niet voldoende gewaarborgd. Daarmee is een belangrijke randvoorwaarde voor de succesvolle introductie van warmtepompen niet gegarandeerd. Dit alles nog afgezien van het feit dat dit soort duurzame energiesystemen in de praktijk onvoldoende op hun goede werking en hun prestaties worden gecontroleerd. Controle van de systemen is buitengewoon belangrijk voor een goede werking en daarmee voor het energiegebruik. Daaraan wordt in de praktijk door installateurs nog te weinig aandacht besteed ingegeven door de competitieve druk tegen lage kosten te leveren (elke EURO telt). UNETO-VNI draagt de boodschap hieraan meer aandacht te besteden meer en meer uit via regionale bijeenkomsten, de Quick scan warmtepompen woningbouw en via de Erkenningsregeling Installateurs. Met de Europese RES-directive wordt aan deze problematiek nog eens extra aandacht besteed en streeft men naar heropleiding van installateurs en certificering. Het initiatief Groenwoning (www.groenwoning.nl) speelt in op de problematiek door integraal naar de kwaliteit van de bouw en installatie te kijken en daarvoor prestatieniveaus te eisen. Wanneer deze eisen worden gehaald en ook daadwerkelijk gerealiseerd kan een woning of een groep van woningen een Groenwoningcertificaat krijgen. Een set van metingen en controles (luchtdichtheid en infrarood) behoren tot het pakket bij het certificaat. Warmtepompfabrikanten kiezen gezien de problematiek van systeemkwaliteit steeds meer in navolging van landen als Zwitserland voor hun eigen installateurs en zijn steeds meer betrokken vanaf de ontwerp- en constructiefase bij de uitvoering van projecten. Ook zijn er installateurs die zich ontwikkelen richting systeemadvisering en totaal kwaliteitsconcepten waarin controle op ontwerp en uitvoering van bouwfysica. Hiermee zijn succesvolle projecten goed haalbaar.
10
Voorbeeldprojecten o De Groene Kreek – Zoetermeer: 65 woningen met individuele warmtepompen en gesloten bron, EPC=0,53 o Garden of Delights – Rijswijk: een mix van individuele combi- en collectieve warmtepompen op gesloten bronnen o Schoenmakershoek – Etten Leur: individuele combiwarmtepompen en gesloten bodemwarmtewisselaars gecombineerd met ‘eigen’ duurzame elektriciteit geeft een EPL=10 o De Lanen 9 – Beverwijk: 94 woningen met individuele warmtepompen op een collectieve bron In het Zeeuwse Axel is zes jaar geleden een project opgeleverd van 36 woningen waar een collectief warmtepompsysteem is toegepast. Hier is één grondleiding, horizontaal, net onder het grondwaterpeil aangebracht met een lengte van 1.600 meter. Deze warmtebron is op een collectieve warmtepomp aangesloten die de woningen van warmte voorziet. Daarnaast zijn drie c.v.-ketels geplaatst om de temperatuur van 40 naar 62 graden Celsius te brengen (mede in verband met het voorkomen legionella) maar ook uit voorzorg om bij calamiteiten toch voor warmte te kunnen zorgen. Pol van de Vijver van corporatie rzvw in Axel begeleide het project destijds. Hij is overigens over de betrouwbaarheid van het systeem zeer te spreken: ‘Er is in die zes jaar maar één keer een storing geweest.’
3.2 Woningbouw (bestaande bouw) Het grootste deel van de woningbouw is bestaande bouw, te weten ca. 7,0 miljoen woningen. Dit aantal groeit nog aanzienlijk. Er komt jaarlijks ca. 70 – 80.000 nieuwbouwwoningen bij en er worden jaarlijks ca. 24.000 woningen gesloopt.
bewoonde woningen x1000
aantal bewoonde woningen 10000 8000 6000 4000 2000 0 2000
2010
2015
2020
2030
In de bestaande bouw ligt daarmee het grootste deel van het energiegebruik van de gehele woningbouw. Er worden jaarlijks ca. 400.000 CV toestellen geplaatst in de particuliere markt (individuele plaatsing) en in grootschalige collectieve vervanging- en renovatieprojecten. Het segment van de gaswandketels heeft hierin verreweg het grootste aandeel.
11
Er was tot voor kort echter vrijwel nog geen zinvolle duurzame energie optie beschikbaar die standaard kan worden toegepast. Een uitzondering is de Absorptie warmtepomp voor gestapelde bouw en zonneboilers onder bepaalde voorwaarden. Doch ook hiervan blijft de autonome marktontwikkeling achter op het potentieel. In de afgelopen jaren zijn er op zeer beperkte schaal warmtepompen toegepast in de bestaande bouw. De fabrikanten van voornamelijk lucht/water warmtepompen zien onder invloed van maatschappelijke ontwikkelingen, milieu regelgeving en de stijgende energieprijzen in toenemende mate mogelijkheden in de markt. Eén voor één doen de concepten voor lucht/water warmtepompen in de bestaande bouw hun intrede. Het besparingspotentieel dat in dit segment met warmtepompen kan worden bereikt is bij een marktaandeel van 30% ca 1 – 2PJ die er aan besparing per jaar bijkomt. Een nog lopende studie van Ecofys ‘Potentieelstudie lucht/water warmtepomp bestaande bouw’ zal hier verder op ingaan. De groei van warmtepompen in de bestaande bouw zal plaatsvinden in verschillende marktsegmenten. In het kader van de IEA-Annex 30 Retrofit Heat pumps1 is uitgebreid ingegaan op de marktsegmentatie en de daarbij behorende concepten. Meer dan de helft van de bestaande woningbouw is in particulier bezit; de rest is in handen van woningcorporaties, Vereniging van Eigenaren (VVE) en beleggers. Bij woningen in particulier eigendom vinden tot op heden alleen energiebesparende maatregelen plaats in de vorm van het plaatsen van isolerende (HR++) beglazing en/of vervangen van de oude CV toestellen of oude geisers. Om bestaande gebouwen effectief te kunnen opwaarderen, energetisch en bouwfysisch, zijn integrale oplossingen nodig die veelal niet door individuele woningeigenaren doch meer door woningcorporaties kunnen worden uitgevoerd. De gradaties van renovatie c.q. upgrading van woningbouw kunnen worden omschreven als: 1. Vervanging van de bestaande ketel of upgrading van enkel het opwekkingsdeel. 2. Vervanging van het verwarmingssysteem (richting LTV) met eventueel aanpassingen aan de schil van de woningen (isolatie). 3. Vervanging van de schil inclusief gevel met behoud van skelet en renovatie van het bouwkundige interieur van de woning. 4. Volledige sloop en complete nieuwbouw.
1
Retrofit Heat pumps for Buildings www.heatpumpcentre.org
12
Vegelin is een volksbuurt die in het begin van de twintigste eeuw werd gebouwd. Na bijna honderd jaar was er van de kwaliteit niet veel meer over en werd besloten de wijk geheel te vernieuwen. De bewoners zijn vertrokken en de wijk is tot een kale vlakte gemaakt om zo plaats te maken voor 106 nieuwe woningen in de sociale sector. Goedkope woningen, dus dan is de voor de hand liggende verwarmingsvoorziening meestal een hr-ketel met radiatoren. Totdat de gemeente Leeuwarden met het verzoek kwam om te onderzoeken wat de meest optimale energie-infrastructuur zou kunnen zijn. Het resultaat was dat het principe van de warmtepomp de beste kosten-batenverhouding zou opleveren. Aanvankelijk leek het systeem alleen maar haalbaar te zijn met grote externe subsidies. Maar uiteindelijk bleken de totale kosten uit te komen op 9.000 euro, terwijl een traditioneel systeem 4.000 euro kost. Na aftrek van subsidies is dit bedrag voor de koper in maximaal vijf jaar terug te verdienen. Daarna blijft als positief resultaat een besparing op de energiekosten van 30 tot 40 procent ten opzichte van de traditionele systemen in conventionele nieuwbouwwoningen. In vergelijking met bestaande bouw wordt het voordeel nog groter. De bijkomende voordelen zijn groot zijn. Omdat het systeem gekoppeld is aan de toepassing van vloerverwarming betekent dit ruimtewinst (radiatoren zijn niet nodig) en is er sprake van allergeenarme woningen (prettig voor mensen die allergisch zijn). Daarnaast kan de woning in de zomer een graad of vier gekoeld worden door omkering van het systeem.
De grootste uitdaging ligt vooral op verduurzaming met warmtepompen in de particuliere markt op het moment van ketelvervanging. Warmtepompen hebben het hoogste rendement wanneer zij warmte leveren van een lage temperatuur en zijn daardoor Bi-valent (heatpump + boiler) en CV toestel) Bi-valente opstelling (Warmtepomp met name geschikt voor lucht-, vloer- of wandverwarming (LTV; Laag Temperatuur Koudste dag v/h jaar capaciteit Warmtepomp Heatpump capacity Verwarming). Onder de IEA Annex 30 is duidelijk geworden dat voor elke vorm van Warmtepomp Warmtepomp renovatie een concept met warmtepompen Covered by heatpump CV toestelby boiler Covered mogelijk is op basis van bekende Warmtepomp reserve Spare heatpump capaciteit capacity technologie, óók zonder aanpassing van de schil of zonder LTV installatie. Hours Uren Voorwaarde daarvoor is een adequate back-up in de vorm van pieklastcapaciteit. Kansrijk is vooral de oplossingsrichting gekozen in de vorm van een, die goed lijkt te passen in de typisch Nederlandse verwarmingssystemen in de bestaande woningbouw op de plaats van de huidige HR-ketels. Dit kan in zowel individuele grondgebonden woningen als gestapelde bouw. Warmte vraag Heating requirement
Coldest day of the year
Equilibrium point
In de praktijk blijkt dat de warmtepomp met als bron buitenlucht of ventilatielucht prima kan functioneren in een bestaand systeem. Voorwaarde hiervoor is dan wel dat de warmtepomp in de bestaande bouw wordt gecombineerd tot een bi/valente opstelling met een tweede verwarmingapparaat (Minimaal een HR107 CV toestel), dat vooral de piekvraag en meestal de warmwatervoorziening invult. Dergelijke ‘hybride’ systemen bieden grote mogelijkheden tot energiebesparing in de bestaande bouw. Door de combinatie van een lucht/water warmtepomp met een CV toestel, is er niet direct de noodzaak om een laag temperatuursysteem aan te brengen. Dit heeft wel de voorkeur, omdat daarmee de prestaties van de warmtepomp sterk verbeteren en de energiebesparing vergroten. Er zijn verschillende leveranciers met hun producten in een fase gekomen van marktintroductie. Vooral Nederlandse fabrikanten van warmtepompen hebben hiervoor concepten ontwikkeld die in plaats van of naast de bestaande HR-ketel komen. Op de VSK-beurs 2008 in Utrecht zijn verschillende concepten getoond. Er zijn Nederlandse partijen als Daalderop, Inventum, Techneco, Wadus. Maar ook buitenlandse leveranciers spelen actief in op deze markt. Met name Daikin, Mitsubishi, Stiebel Eltron en Vaillant zien de markt in de bestaande bouw als groeimarkt.
13
De verkrijgbaarheid van de verschillende uitvoeringen en types van de warmtepompen, verschilt wel van merk tot merk. De meer geïntegreerde oplossingen waaronder Daikin en Daalderop zijn reeds volop leverbaar, van de add-on oplossingen en de ventilatielucht warmtepompen komen er najaar 2008 nog enkele op de markt. Medio 2009/2010 zullen er naar verwachting nog een aantal nieuwe aanbieders van warmtepompen de markt betreden. Dit geeft de installateur en eindgebruiker de nodige keuze om de juiste duurzame oplossing te kiezen. Hoe breder het aanbod, des te sneller zal de deze technologie over de volle breedte van de branche toegepast gaan worden. Voor de fysieke levering werken een aantal merken met een rechtstreekse marktbewerking en/of een duale distributie. Mede om de toepassing hiervan te stimuleren en de marktontwikkeling op gang te krijgen is de subsidieregeling Duurzame Warmte opgezet. De genoemde partijen werken samen op een introductiepad dat de randvoorwaarden voor toepassing in de bestaande bouw moet verbeteren. Er wordt hier wanneer succesvol een snelle marktgroei verwacht vanaf ca 5.000 stuks in 2009 tot 110.000 stuks in 2015.
4 Marktpartijen Platforms Er zijn in Nederland meerdere platforms actief op het gebied van warmtepompen: o NPW, streeft naar bundeling van de verschillende belangen; o Stichting Warmtepompen, leveranciers van warmtepompen en fabrikanten voornamelijk voor de woningbouw; o Smart Hybrid Foundation, leveranciers van lucht-water warmtepompen o Smart Cooling Foundation, leveranciers van gasgedreven warmtepompen o UNETO-VNI, installateurs in de woningbouw; o NVOE, boorders en adviseurs op dat gebied bodembronnen. o NVKL, installateurs in de koeltechniek en warmtepompen in de utiliteit. o TVVL, installateurs en adviseurs in de utiliteit o Stichting Geothermie, een breed platform van deskundigen op het gebied va geothermie. Naast deze brancheverenigingen hebben we ook te maken met de verschillende kwaliteitsinstanties, zoals EPK, KBI en ISSO. Leveranciers en fabrikanten Voorheen telde Nederland alleen importeurs, tegenwoordig komen er ook fabrikanten bij en ontwikkelen buitenlandse fabrikanten speciale producten voor de Nederlandse markt. Nederlandse fabrikanten zijn: • Woningbouw: ITHO, Inventum, Daalderop, Techneco, Wadus, Remeha, Nefit • U-bouw en glastuinbouw: KODI, ETP
14
4.1 Prijsontwikkeling De kosten van een elektrische warmtepomp met de bodem als bron variëren afhankelijk van de capaciteit sterk. Voor individuele toepassingen moet gerekend worden met een prijs die ligt tussen €14.000 – 20.000. De capaciteit van de installatie ligt dan op een niveau vanaf 10kW. Projectprijzen vanaf 10 – 40 woningen liggen aanzienlijk lager en in een aantal gevallen duidelijk onder €10.000,-. Bij installatie in grootschalige renovatie projecten met individuele warmtepompen is sprake van een projectprijs die ligt tussen €10.000 – 15.000. Doorgaans is hier sprake van kleinere woningen met een geringere capaciteit (4 - 10kW per systeem). Wanneer toegepast op een woning met een hoog energiegebruik (bv 4500 m3) is er bij de huidige energieprijzen sprake van een terugverdientijd die beter wordt bij stijgende gasprijs in relatie tot de prijs van elektriciteit (bv tot op het niveau Duitsland). Dit verklaart ook dat in Duitsland dit soort systemen veelvuldig wordt toegepast bij renovatie en in Nederland minder. Payback time for ground source heat pumps in existing domestic buildings average energy use of 2400 m3 per year, with German energy prices
Netto contante waarde van de investering en besparing
€ 30.000
Contante waarde van de investering € 25.000
Cumm. Contante waarde van de jaarlijkse besparing
€ 20.000
€ 15.000
€ 10.000
€ 5.000
€0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
jaren
De spreiding van kosten van de verschillende concepten van de hybride lucht/water warmtepomp is groot. Toegepast in individuele woningen varieert in kostprijs van €3.000 – 6.500 (excl installatiekosten). Pay back time of Air Source heat pumps in domestic Buildings using 1800 m3 per year with German energy prices
Netto contante waarde van de investering en besparing
€ 10.000 € 9.000 € 8.000 € 7.000 € 6.000 € 5.000 € 4.000 € 3.000
Contante waarde van de investering € 2.000
Cumm. Contante waarde van de jaarlijkse besparing
€ 1.000 €0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
jaren
Door de ontwikkelingen bij Nederlandse leveranciers die hun producten hebben ontwikkeld in concurrentie met gassystemen zijn er producten ontstaan die ook voor kleinere
15
woningen met energiegebruiken tussen 800 – 2400 m3 aantrekkelijk kunnen zijn. Op basis van de berekeningen voor de SN-standaardwoning ligt de terugverdientijd binnen ‘acceptabele’ grenzen. Zeker voor woningcorporaties zijn aantrekkelijke projectprijzen mogelijk en dat zal in de eerste fase van marktintroductie om meerdere redenen nodig zijn. Rentabiliteit Een belangrijk argument om te investeren in een efficiënter verwarmingstoestel is de besparing op de energiekosten. Hoe groter de jaarlijkse besparing, hoe sneller een nieuw apparaat is terugverdiend. Bij een Hr-ketel is het sommetje simpel: de rendementsverbetering van de nieuwe ketel vertaalt zich 1 op 1 door in een verlaging van de gasrekening. Een elektrisch aangedreven lucht/water warmtepomp vergt iets meer rekenwerk: de gasrekening wordt verlaagd doordat de warmtepomp een deel van de warmtelevering van de ketel overneemt. Tegelijkertijd wordt een hogere elektriciteitsrekening betaald omdat de warmtepomp zorgt voor extra elektriciteitsverbruik. Of deze som resulteert in een verlaging van de energierekening hangt af van twee belangrijke factoren: o De COP van de warmtepomp versus de efficiency van de referentieketel. o De verhouding tussen de gas- en elektriciteitsprijs. Bij een ongunstige verhouding tussen gas- en elektriciteitsprijs kan met een warmtepomp de energierekening hoger uitvallen. Zo zal een warmtepomp met een COP van 3 bij de gemiddelde energieprijzen voor de periode 2010-2030 conform het GE-scenario (ECN) tot een hogere energierekening leiden. Daarbij komt dan ook nog dat woningen met warmtepompen een hogere aansluitwaarde hebben op capaciteit en vanaf 2009 hierop worden doorberekend. De besparing op energiekosten was al zeer gevoelig is voor de verhouding in tarieven tussen gas en elektriciteit. Dit wordt er in de komende periode niet beter op. Een verlaging van de energierekening met de installatie van een warmtepomp is daarmee geen vast gegeven, laat staan dat het per definitie om grote bedragen gaat die de nog altijd hogere investeringen kunnen rechtvaardigen.
5 Internationale Ontwikkelingen Op internationaal gebied werkt SenterNovem samen met andere Nederlandse partijen in IEA en EU verband aan een aantal projecten. Informatie is te vinden op www.heatpumpcentre.org en www.ehpa.org. International Energy Agency Het Warmtepompprogramma onder de IEA wordt aangestuurd vanuit een Executive Committee waarin Nederland deelneemt via SenterNovem (Onno Kleefkens en Roger Ravelli). Recent is het Annual Report gepubliceerd waarin een overzicht is gegeven van de activiteiten. Dit rapport is te downloaden vanaf de homepage van www.heatpumpcentre.org. Ook is hier de Newsletter vinden. In één van de laatst gepubliceerde Newsletters met als onderwerp ‘Laag Energie Woningen’ (of Passiefhuizen) worden de laatste ontwikkelingen op dit gebied in relatie tot warmtepompen worden geschetst. De eerste Newsletter van dit jaar handelde over de toepassing van warmtepompen in de bestaande bouw met daarin een bijdrage uit Nederland
16
Heat Pump Conference In 2008 werd van 20 – 22 mei de 9th International Energy Agency Heat Pump Conference gehouden in Zürich. Ruim 450 mensen uit 36 landen troffen er elkaar en bespraken de laatste ontwikkelingen op het gebied van onderzoek, ontwikkeling, markt en beleid in relatie tot warmtepompen op vele sessies en workshops en vergaderingen die rond de conferentie waren georganiseerd. Onder de deelnemers waren er vertegenwoordigers van overheden, energiebedrijven, fabrikanten, onderzoeksinstituten en universiteiten. In het programma van de conferentie waren er 71 presentaties in negen sessies die thema’s bestreken als Passiefhuis, Renovatie, Bodemgekoppelde wp etc. Aanvullend vonden er nog 150 poster presentaties plaats. Al deze presentaties zijn verzameld op een CD-ROM die verkrijgbaar is bij het Heat Pump Centre in Zweden. De conferentie wordt elke drie jaar gehouden en wordt georganiseerd door de IEA Heat Pump Programme Executive Committee. Projectenoverzicht De projecten onder het IEA-Heat Pump Programm zijn georganiseerd in de vorm van Annexen. Nederland neemt aan drie hiervan deel en is actief betrokken bij de organisatie van een vierde. Annex 30 Warmtepompen voor de bestaande bouw (heat pumps for retrofit) Annex 32 Warmtepompen in laag energiewoningen (Economical heating and cooling in Low Energy Houses) www.annex32.net Annex 34
Thermally driven heat Pumpswww.annex34.org
Annex 35
Development of a methodology for SPF
Annex 36
Industrial Heat Pumps
European Heat Pump Association Op Europees niveau acteert de EHPA (European Heat Pump Association) als branche organisatie en als klankbord voor de Europese Commissie voor het onderwerp warmtepompen. Het afgelopen half jaar heeft de EHPA zich vooral ingezet voor de juiste omschrijving van het begrip warmtepompen in het ontwerp van de Europese Richtlijn voor Duurzame Warmte. In samenspraak met SenterNovem vanuit het ThERRA project en de Europese Organisatie voor Geo-thermie heeft men daarvoor informatie aangeleverd. Dit heeft geleid tot Europese acceptatie van de warmtepomp als duurzame energie optie. De acceptatie is wel onder de voorwarden dat de warmtepomp in zijn toepassing een bepaald prestatieniveau haalt en dat de warmtepomp geplaatst wordt door een gekwalificeerde installateur. Onder de EHPA loopt bv het CERT-programma dat zich richt op certificatie van de warmtepompinstallateur. Verder is de EHPA actief met doorontwikkelen van het DACH kwaliteitskeur voor warmtepompen tot een algemeen geaccepteerd Europees keur. De consequenties hiervan voor Nederland zullen de komende jaren worden uitgewerkt.
17
6 Informatie/Literatuur Websites: www.cbs.nl zie onder statline voor alle grafieken. www.milieucentraal.nl www.senternovem.nl/duurzameenergie www.stichtingwarmtepompen.nl www.warmtepompenwegwijzer.nl www.ehpa.org www.heatpumpcentre.org Literatuur 1. “Studie Marktrijpheid warmtepompsystemen”, Techniplan, IF-technology, New-EnergyWorks, April 2005, www.senternovem.nl 2. “Duurzame warmte en koude 2008-2020: Potentiëlen, barrières en beleid”, Ecofys, Juli 2007. 3. “Duurzame Energie in Nederland 2005”, CBS, 2006, www.cbs.nl
18
