5 juni 2019 Onderzoekers HP-Launch delen resultaten met warmtepompindustrie

Onderzoekers deelden 22 mei de voorlopige resultaten van het project HP-Launch, met partijen uit de warmtepompindustrie. Doel van het project is om een warmtepomp te ontwikkelen, die is toegesneden op bestaande Nederlandse woningen.

Nederlandse woningen moeten vanaf 2050 klimaatneutraal zijn. Deze ambitie leidt tot een enorme opgave. Ons land kent in totaal 7,7 miljoen woningen, waarvan een groot deel aanpassingen nodig heeft. Zo moeten er alternatieven komen voor gasketels, die het gros van de Nederlandse woningen verwarmen.

De Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) levert een bijdrage aan dat vraagstuk met het project HP-Launch. Binnen dit project wordt een prototype-warmtepomp ontwikkeld, die is afgestemd op bestaande Nederlandse woningen. Een pomp die relatief stil, betaalbaar en niet al te groot is. En ook niet onbelangrijk: één die past in het huidige straatbeeld en eenvoudig kan worden geïnstalleerd in of bij een woning.

De resultaten van dit project worden gedeeld met de Nederlandse warmtepompindustrie, om de ontwikkeling van warmtepompen in Nederland een boost te geven. Dat gebeurt middels bijeenkomsten, die worden georganiseerd op de HAN. De bijeenkomst op 22 mei was er zo een. Ketelproducenten, warmtepompproducenten en partijen die zich bezighouden met inpassing, kwamen bijeen om resultaten tot zich te nemen en feedback te geven.

De grote lijnen van het onderzoek kenden de bezoekers al. Die werden in november 2018 gepresenteerd. Er werd besloten om een concept te ontwikkelen waarbij de warmtepomp in het dak gemonteerd wordt. Daarbij moet montage en onderhoud zo goedkoop mogelijk zijn. Oftewel: er moet een warmtepomp komen waarvoor technici niet met een kraan het dak op hoeven.

Onderzoekers werken daarom aan een concept waarbij de warmtepomp van binnenuit geïnstalleerd en onderhouden kan worden, dankzij een constructie die vergelijkbaar is met die van dakramen. Ook het aantal mensen dat vereist is voor onderhoud en installatie moet beperkt blijven. Daarom ontwikkelen de onderzoekers een pomp die modulair is, zodat elk onderdeel te tillen is door één persoon.

De uitgangspunten stonden dus al vast. Belangrijke vragen tijdens de 22 mei-bijeenkomst waren: zijn de gestelde doelen reëel? En wat zijn de beste technologieën om de doelen te halen? Die vragen werden voor een deel beantwoord tijdens presentaties. Onderzoekers en technische experts van verschillende organisaties, die elk een deel van het project voor hun rekening namen, deelden hun voorlopige resultaten.

De resultaten zijn grotendeels positief. De pomp kan waarschijnlijk in een dak geplaatst worden, zonder dat belangrijke dwarsbalken etc. doorgezaagd hoeven te worden. ‘We zitten op het randje, maar het lijkt te gaan lukken’, zegt Scott Hoekstra, werkzaam bij productontwikkelaar MMID. Hij presenteerde een concept waarbij de warmtepompunit verticaal op het dak geplaatst wordt. Een van de doorslaggevende factoren voor die keuze is esthetiek. Verticaal, als een soort schoorsteen, past een warmtepomp het beste in het straatbeeld.

Een ander punt dat Hoekstra presenteerde, is de dakdoorvoer voor de warmtepomp. De hoop was dat er een universele doorvoer ontwikkeld kon worden, die geschikt is voor elk dak. Dat gaat waarschijnlijk niet lukken, blijkt uit de presentatie van Hoekstra. Dat heeft vooral te maken met de hellingshoeken van daken, die behoorlijk uiteenlopen. Wel kan er een aantal standaarddoorvoeren gemaakt worden, zodat de installateur kan kiezen welke het beste bij het dak in kwestie past.

Hoekstra baseert zijn verhaal deels op het onderzoek van HAN-student Kevin Geurtsen. Deze deed voor zijn studie onderzoek naar de warmtepomp. Hij concludeerde dat de pomp gemaakt kan worden met de componenten die de onderzoekers voor ogen hadden. Maar gemakkelijk wordt het niet. ‘Het gewicht is een uitdaging’, geeft Hoekstra aan.

Een van die componenten is de verdamper van de warmtepomp. Geert Doornbos, adviseur koudetechniek bij zijn firma Transferworks en lector van de Post-hbo-Opleiding Koudetechniek, deed hier onderzoek naar binnen het HP-Launch-project. Hij vergeleek een minichannel-warmtewisselaar met twee alternatieven. De minichannel kwam als beste uit de bus. Een andere belangrijke conclusie: de verdamper kan binnen de voorgestelde afmetingen blijven.

Om te testen wat de invloed van een warmtepomp is in een woning, ontwikkelde de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) een aantal simulatiegereedschappen in MATLAB/Simulink. Dat blijkt uit een verhaal van Maarten van den Berg, die werkzaam is bij het Lectoraat Meet- en Regeltechniek. ‘We weten nog niet precies wat de interactie is tussen een huis en een warmtepomp. Als we die modellen samenvoegen, kunnen we beter zien wat de invloed is van het ene op het andere model’, licht de onderzoeker toe.

Om het potentieel van verschillende controletechnieken aan te tonen, modelleerde hij een woning met een hybride warmtepomp en een Hr-ketel. In het model is rekening gehouden met zoninstraling en warmte die wordt vastgehouden door de muren. Op basis van dit model ontwierp de onderzoeker een controller, waar verschillende simulaties mee zijn uitgevoerd. Een van zijn conclusies: het gebruik van een Model Predictive Controller biedt waarschijnlijk geen voordelen.

Deze, en andere, resultaten werden niet alleen gedeeld om de bezoekers te informeren. Onderzoekers, die hun resultaten van hun deelonderzoek presenteerden, waren actief op zoek naar feedback uit het werkveld. Een belangrijk doel van de bijeenkomst was om het project bij te sturen aan de hand van input van de bezoekers. Aanwezigen leverden dan ook waardevolle input voor het project.

Een van de grote discussiepunten was de grootte van de markt, waarin warmtepompfabrikanten opereren. Scott Hoekstra vroeg aan de zaal wat een realistisch streefgetal is, als het gaat om productieaantallen. Er zijn in Nederland zo’n 7 miljoen woningen met een Hr-ketel die vervangen moet worden. Maar, zegt een bezoeker: ‘Je bent niet alleen op de markt. Blijf reëel.’ Hij denkt dat tussen de 10 en 30 duizend hybride warmtepompen per drie jaar haalbaar is. ‘Dat is onderbuikgevoel.’

Hoe het concept er uiteindelijk uit komt te zien en welke productieaantallen de onderzoekers hanteren als uitgangspunt, blijkt in 2020. Dan loopt het project af en vindt een derde bijeenkomst plaats. Tijdens die bijeenkomst wordt onder andere gekeken hoe de resultaten van het project zo efficiënt mogelijk naar de markt gebracht kunnen worden.

Voor meer informatie over het HP-Launch project: rob.tersteeg@han.nl en 06-55291268

Benieuwd naar de rol van de studenten in het HP-Launch-project? Lees dit artikel van SAM.