Industriële warmtepompen
Met warmtepompen kan de industrie flink bijdragen aan de vermindering van CO₂-uitstoot in de lucht. De restwarmte is ook te benutten. De warmte uit uw productieproces is goed te gebruiken, of die van een buurbedrijf, naburig warmtenet of geothermische bron.
Industriële Warmtepompen in de praktijk
Hoe werken industriële warmtepompen voor ondernemers in Nederland? Martijn de Vries van Deltamilk en Erik Waterman van Waterman Onions vertellen wat warmtepompen hebben gedaan voor hun bedrijven.
Bij het bepalen van de warmtepomp hebben wij
samen met een belangrijke leverancier gekeken
wat de mooiste combinatie is van het gebruik
van warmtepomp in combinatie met ons proces.
Wij van de Graafstroom zijn een middelgrote
kaasmakerij in Nederland
en dat doen we vooral voor de huismerken van
de bekende Nederlandse supermarkten.
Als je de hele fabriek bekijkt,
dan komt er aan de voorkant koude melk in en
aan de achterkant komt er koude kaas uit.
In de tussentijd vinden er
allerlei processen plaats.
Bijvoorbeeld het opwarmen van melk,
het weer afkoelen,
het verhitten van wei
en het weer afkoelen.
Er zijn dus allerlei warme en koude processen
die tegelijkertijd plaatsvinden in zo'n fabriek.
Dat gebeurde voorheen met een
gasgestookte stoomketel en nu,
tegenwoordig doen we dat met een warmtepomp
die zorgt dat de koude aan de
warmte gekoppeld wordt en dat
de warmte gaat recirculeren.
Veel efficiënter dan dat
we dat voorheen deden.
Bij het bepalen van een warmtepomp hebben wij
samen met een belangrijke leverancier die ook
toekomstgericht is gekeken wat de mooiste
combinatie is
van het gebruik van warmtepomp in
combinatie met ons proces.
We zijn uitgekomen op een geïntegreerde ammoniak
gedreven warmtepomp op twee temperatuur niveaus,
waarbij de koude bestaat uit 2 graden, de warmte
op 40 graden en de warmte op 77 graden.
En zo krijgt elk proces exact
de warmte die hij nodig heeft.
Of de koude.
Nou, de processen in de fabriek,
die zijn niet elke dag hetzelfde.
En ook door de dag heen zijn
ze niet allemaal hetzelfde.
En die fluctuaties moet je op
kunnen vangen met het energiesysteem.
Om die reden hebben we hier achter
ons een aantal tanks geplaatst.
Daar zit water in.
Dient als medium om de
energie te transporteren,
zowel de koude alsook de warme energie.
En die energie kan weer volledig hergebruikt worden
in de fabriek, waarna het opnieuw terugkomt deze
kant op om naar het juiste temperatuursniveau gebracht te worden.
Alles bij elkaar is deze investering natuurlijk een
forse investering die je niet zomaar even doet.
De hulp van RVO is hier van
essentieel belang geweest.
Maar wat het mooie is dat met deze investering, ons
vakmanschap zoals je dat hier op de plank ziet liggen,
prijswinnende kazen samenbrengt met ondernemerschap
en ook nog leidt uiteindelijk tot een stuk
rentmeesterschap zoals wij dat voor ogen hebben.
Zodat we samen naar een
duurzame toekomst kunnen gaan.
We zijn uitgekomen op een ammoniak-warmtepomp met 2 temperaturen. Die verdeelt de hitte over 2 niveaus: voor processen op 40 graden, en voor processen op 77 graden. Zo krijgt elk proces de warmte die het nodig heeft.
Ons jaarverbruik gas was bijna 300.000 tot 400.000 m3. Door de warmtepomp nam ons gasverbruik af met bijna 90%. Hiervoor hadden we in het ketelhuis een aantal ouderwetse grote cv-ketels. Nu hebben de warmtepompen dat helemaal overgenomen.
Ons jaarverbruik gas was bijna 300 tot 400.000 kuub gas. Waterman Onions is een bedrijf dat uien sorteert, verpakt en exporteert naar een zevental landen. Dat doen we op jaarbasis ongeveer bijna 150.000 ton. Bijna 5000 vrachtauto's per jaar gaan hier door de fabriek. Wat we hier achter zien is een hele grote droogcel. Daar komen de uien binnen af land. Dat is in de periode juli, augustus, september. Daar blaast ontzettend veel lucht door. En die lucht? Die warmen we op met behulp van warm water. En dat is dan het eindresultaat. Hiervoor deden we dat op een conventionele manier, namelijk met open heaters, zoals dat heet, direct gestookt met aardgas. Ons jaarverbruik gas was bijna 300 tot 400.000 kuub gas dus. Door nu de warmtepomp in te zetten, hebben wij dat kunnen reduceren met bijna 90%. Zoals je ziet, jullie zijn hier in het Ketelhuis en hiervoor hadden we dus een aantal ouderwetse grote CV-ketels. En dat is er nu niet meer. Door middel van deze opstelling is dat volledig overgenomen door de warmtepompen. Ja, we liepen tegen een aantal uitdagingen aan. Een van de uitdagingen is dat ons elektraverbruik omhoog ging. Een van de oplossingen was voor ons om een stukje peak shaving toe te passen. Dat betekent dat er een klein meetapparaat, een Janitza-meter, in het trafohuis geplaatst werd. Op het moment dat ons stroomverbruik bijvoorbeeld door de inzet van de warmtepompen te hoog werd, konden we ons stroomverbruik met 50% reduceren voor dat stukje. Het drogen van de uien was regelbaar, en daarmee konden we toch de inzet van de warmtepomp garanderen, terwijl ons stroomverbruik niet toenam. Dit alles moet je slim sturen. Nou, dat slimme EMS-systeem heeft geregeld dat we, op het moment dat de stroom te veel is, dat in de accu stoppen. Dus we hebben nu een accu aangeschaft, een hele grote zeecontainer van twee megawattuur, om de pieken op te kunnen vangen en die later op de dag weer te gebruiken, om vervolgens te consumeren. Inmiddels hebben we een stap gemaakt om de windmolen bij de buurman te koppelen aan onze trafo. Dus we hadden zon, we hebben nu wind. Dit alles noemen we een soort smart local grid. We hebben alles aan elkaar gekoppeld en alles op de dimmer dan stuurbaar gemaakt. En dat is ook wel nodig, want anders krijg je allemaal losse componenten. Door het allemaal goed te harmoniseren en te vangen in één systeem, is daar een smart local grid ontstaan. En dat doet natuurlijk hele mooie dingen. Het mooie wat we hier aan het doen zijn, is niet alleen de passie voor de ui, maar ook ondernemen pur sang. Wij noemen onszelf wel eens de pioniers 2.0. Samen dingen proberen en dat bundelen met een gezonde dosis ondernemerschap. Risico's durven nemen. Op het gebied van duurzaamheid bijvoorbeeld is het denk ik een heel mooi voorbeeld van wat we hier aan het doen zijn.
Soorten
Voor het omhoog transformeren van restwarmte zijn drie typen warmtepompen geschikt: compressiewarmtepompen (inclusief de thermo-akoestische variant), chemische warmtepompen en systemen voor damprecompressie. De compressiewarmtepomp en de systemen voor damprecompressie gebruiken elektriciteit als energie om de restwarmte naar een hogere temperatuur te brengen. Chemische warmtepompen werken met reversibele chemische/fysische reacties op twee temperatuurniveaus. Deze pompen hebben vaak weinig extra elektriciteit nodig. Ze maken vooral gebruik van de beschikbare (rest)warmte.
Hoe kiest u de juiste pomp?
Overweegt u een warmtepomp, breng dan eerst goed het warmtegebruik in uw bedrijf in kaart en analyseer dit. Zo krijgt u inzicht in de juiste toepassing van pompen voor uw situatie.
- Verzamel data over bijvoorbeeld de temperatuurniveaus, vermogens en bedrijfstijden. Neem daarin ook toekomstige ontwikkelingen mee.
- Benoem en prioriteer in overleg met experts op dit vlak de opties.
- Kijk naar de technische haalbaarheid en veiligheid van de opties.
- Weeg de investering, onderhoud en de energiebesparing. En denk daarbij ook aan productkwaliteit, bedrijfszekerheid en klanttevredenheid.
- Kijk naar de impact op het milieu.
- Ga na of de huidige processen niet op een lagere temperatuur of met minder warmtetoevoer zijn uit te voeren.
Technieken
Compressiewarmtepompen tot temperaturen net onder de 100oC zijn goed verkrijgbaar. Ze gebruiken €150 tot €250 per kilowatt. Boven dit temperatuurniveau is toepassing van een compressiewarmtepomp mogelijk voor bijvoorbeeld de productie van lagedrukstoom. Dit gebeurt alleen nog niet vaak.
Met de thermo-akoestische warmtepomp zijn op termijn naar verwachting temperaturen van 180oC te bereiken. Deze pomp zit nu nog in de demonstratiefase.
Enkele typen chemische warmtepompen bevinden zich in een vergevorderde demonstratiefase (160oC /1 MW thermisch). Hier zijn temperaturen boven de 200oC mogelijk. Om hogere temperaturen te bereiken zijn (rest)warmtebronnen van 100oC of hoger nodig.
Damprecompressie is een bewezen technologie en is in een breed temperatuurbereik en vermogen inzetbaar.
Warmtepompen hebben een direct energiebesparingseffect doordat ze het aardgasgebruik verminderen of volledig verdringen. Daarnaast biedt de elektrificatie van de warmte (power to heat) de mogelijkheid om langs de elektrische kant verder te verduurzamen.
Publicaties
- Ministerie van Klimaat en Groene Groei
