Innovatieve stadsverwarming in de strijd tegen klimaatverandering
27 Jun 2022
De wereld wordt steeds warmer en er bestaat geen twijfel over dat we allemaal onze CO2-emissies aanzienlijk omlaag moeten brengen om onze planeet te beschermen. Welke rol kan GEA spelen met haar technologie in samenwerkingsprojecten voor stadsverwarming?
Over de hele wereld wordt hevig gedebatteerd over de uitstoot van CO2. Vorig jaar, bij de klimaatconferentie COP26 in het Britse Glasgow, hebben tientallen regeringen nogmaals hun verplichting uitgesproken om hun emissieniveaus op alle mogelijke manieren terug te dringen. Behalve belangrijke milieubeloften van de voedselverwerkende en andere invloedrijke industrieën, die een groot aandeel hebben in de schadelijke emissies, zijn stadsverwarmingssystemen snel een ideale oplossing aan het worden om de uitstoot van CO2 aan te pakken. Groot voordeel is dat deze benadering zich niet beperkt tot een huishouden of onderneming, maar een heel gebied beslaat.
Warmtepompen zijn niks nieuws; maar naarmate de benutting van hernieuwbare energie toeneemt, worden ze steeds belangrijker in de strijd tegen CO2-emissies. Combineer deze uiterst efficiënte warmteconversiemethode met initiatieven om stadsverwarmingssystemen voor woningen en overheidsgebouwen te ontwikkelen, en een potentiële revolutie is in wording. Voeg hieraan toe het toenemende gebruik van natuurlijke koelmiddelen, zoals ammoniak, en je beschikt over alle technologie om een werkelijk “groene” gemeentelijke verwarmingsoplossing te bieden.
Niet meer afhankelijk van gas
Volgens Eurostat wordt 27,2 procent van alle energie in Europa benut voor huishoudelijk gebruik. Bijna 80 procent hiervan wordt gebruikt voor warm water en verwarming.1 Recent onderzoek (maart 2022) van Statista heeft aangetoond dat 87 procent van de verwarming van woningen in het VK werd gerealiseerd met gas.2 Als je hierbij alle overheidsgebouwen optelt — waaronder kantoren, bibliotheken, rechtbanken, zwembaden, scholen etc. — dan wordt duidelijk hoe buitengewoon afhankelijk de mens is van gas om zich warm te houden.
Maar volgens Kenneth Hoffmann, Product Manager Heat Pumps bij GEA Heating & Refrigeration Technologies, is dit volstrekt onnodig: “Als je je huis op een normale temperaturen houdt, laten we zeggen tussen 18 en 21 °C, dan is het echt niet nodig om gas op 600 °C te verbranden om het aangenaam te hebben. Met warmtepompen kunnen we de temperatuur van binnenkomende lucht opvoeren om een woning uiterst comfortabel te maken zonder gas te hoeven gebruiken.”
Als je hetzelfde concept toepast op een aantal huizen, zet je een belangrijke stap bij het terugdringen van onze algehele emissies; doe je dat op industriële schaal, voor hele districten of gemeenten, dan heb je een gamechanger!
Waarom zijn warmtepompen beter?
Hoe kan een warmtepomp, die op elektriciteit werkt, beter zijn voor onze huidige situatie terwijl we de opwekking van elektriciteit moeten decarboniseren? Kenneth Hoffmann legt uit dat het elektriciteitssysteem dat eenvoudig niet aankan. “Het zou nooit in staat zijn om de hogere vraag naar stroom te beantwoorden,” zegt hij. “Maar door warmtepompen te gebruiken die tot vijf keer zoveel warmte-energie per kWh primaire energie (elektriciteit) genereren in vergelijking met het verbranden van gas of directe elektrische boilers, kan het totale elektriciteitsverbruik binnen aanvaardbare grenzen worden gehouden.”
Aangezien er steeds meer elektriciteit uit hernieuwbare bronnen wordt gegenereerd, heeft een warmtepomp die vandaag wordt geïnstalleerd elk jaar een kleinere koolstofvoetafdruk, totdat de elektriciteit 100% afkomstig is van hernieuwbare bronnen. “Door energie-efficiëntie te combineren met minder gasverbranding, kunnen we de gewenste decarbonisatie van onze samenleving bereiken,” voegt Kenneth toe.
Het stadsverwarmingssysteem
Een modern, efficiënt stadsverwarmingssysteem, dat gebruik maakt van warmtepompen op ammoniak, leidt tot de best mogelijke afronding van het concept. Met een klein aandeel (liefst hernieuwbare) elektriciteit, is een dergelijke oplossing in staat om warmte te genereren uit uiteenlopende bronnen - bijvoorbeeld de bodem, een fabriek, een metronetwerk of een afvalverwerkingsinstallatie, om maar wat te noemen. De temperatuur van deze warmte kan worden opgevoerd tot 95 °C om de buurt rechtstreeks te voorzien van verwarming of heet water (of beide).
Het systeem werkt het beste in gebieden met een hoge bevolkingsdichtheid en levert economisch gezien het meeste op als het geïnstalleerd wordt bij de eerste ontwikkeling van een gebied of bij belangrijke infrastructuurprojecten - hoewel dit geen strikte eis is. In Malmö bijvoorbeeld, in het zuiden van Zweden, zijn naast een afvalwaterinstallatie en een afvalverbrandingsinstallatie in de buurt van de haven vier GEA warmtepompen van 10 MW geïnstalleerd. Deze dekken nu 8 procent van het totale energieverbruik van ongeveer 100.000 huishoudens - met een jaarlijkse besparing van ongeveer 50.000 ton CO2.
GEA legt de lat voor standaard warmtepompen op 95 °C
GEA-technologie en het belang van ammoniak
Het gebruik van ammoniak is een essentiële stap in de ontwikkeling van stadsverwarmingstechnologie. Veel oudere systemen gebruiken fluorhoudende gassen (f-gassen) voor koeling, maar deze worden momenteel uitgefaseerd in heel Europa. Anders dan f-gassen is ammoniak klimaatvriendelijk, breed beschikbaar en niet duur, en vooral heeft het geen impact op de opwarming van de aarde. De laatste jaren heeft GEA het voortouw genomen bij de ontwikkeling van deze technologie.
De methodologie is eerst onderzocht en geperfectioneerd door GEA’s ingenieurs en technici, waarna de technologie is toegepast op manieren die een wezenlijk verschil maken. Zo worden gemeenten beter bediend en wordt het CO2-niveau dat gegenereerd wordt door nutsvoorzieningen drastisch gereduceerd.
GEA blijft innoveren om haar warmtepompportfolio te vergroten en voorop te blijven lopen in de stadsverwarmingssector. Binnenkort onthullen we nieuwe verbeteringen in deze baanbrekende technologie, in onder meer een recent binnengehaalde order voor een warmtepomp van 22 MW in Oost-Europa, compleet met onze nieuwe hogedrukschroefcompressor.
De technologie aan het werk
Maar laten we eens kijken naar enkele ongelofelijke innovaties die nu al positief zijn voor het milieu. De enorme Marienlyst-ijsbaan in het Noorse Drammen is in de winter een schaatsstadion met een 400 m-ring en fungeert in de zomer als voetbalstadion. De temperatuur van de warmte die wordt gewonnen bij de ijsvorming wordt opgevoerd door GEA warmtepompen en vervolgens gebruikt om de stad te voorzien van verwarming. In de zomer wordt de temperatuur onder het veld verhoogd en werkt de warmtepomp met grondwarmte om huishoudens te voorzien van koolstofneutraal warm water.
In Turku (Finland) daarentegen heeft GEA een stadsverwarmingssysteem van 10 MW geleverd dat de restwarmte van een gecombineerde warmte- en stroominstallatie benut. De ammoniakwarmtepompen verhogen de temperatuur van 25 °C tot 85 °C, om de 190.000 inwoners van de stad van warmte te voorzien via het residentiële netwerk. Ook hier is het hele proces koolstofneutraal, en niet slechts een kleine toevoeging van stroom, die in steeds grotere mate afkomstig is van hernieuwbare bronnen.
In het Londense district Islington maakt het Bunhill Heat and Power Network (BHPN) gebruik van afvalwarmte van de Londense ondergrondse — waarvan de temperatuur wordt opgevoerd door GEA warmtepompen — om ongeveer 1350 huishoudens, een school en twee recreatiecentra te voorzien van verwarming en heet water. Een belangrijke bijdrage aan het doel van dit district om uiterlijk in 2030 koolstofneutraal te zijn.
Dit zijn nog maar twee voorbeelden van de onvermoeibare inzet van GEA’s ingenieurs en technici, dag in dag uit en over de hele wereld, om de voordelen van GEA’s ammoniak-warmtepompen te benutten in stadsverwarmingssystemen.
GEA warmtepomp geïnstalleerd bij het Bunhill 2 Energy Centre voor hergebruik van afvalwarmte uit de Londense ondergrondse.
Geen woorden maar daden
Wereldwijd gaat de helft van de gebruikte energie naar verwarming. Zonder twijfel heeft dit een enorm aandeel in CO2-emissies.3 Daarom mogen we niet onderschatten hoe belangrijk integratie en een systeemgeleide benadering zijn voor het drastisch opschalen van hernieuwbare energie met warmte die anders verloren zou gaan. Tegelijkertijd is het beslist een must dat kolen en andere fossiele brandstoffen worden uitgefaseerd bij de innovatie voor de toekomst. Het gebruik van warmtepompen voor stadsverwarming is niet alleen bevorderlijk voor het mondiale milieu, maar heeft ook lokale effecten; in tegenstelling tot gasboilers stoten warmtepompen geen stikstofoxides (NOx) uit. Dit leidt tot schonere lucht in steden en andere bevolkte gebieden — afgezien nog van de financiële voordelen.
Om terug te komen op de eerder genoemde globale verplichtingen voor het milieu in het kader van COP26: als de temperatuur wereldwijd 2 °C zou stijgen, zou dan een zeer zware, wijdverspreide impact hebben op zowel de mens als de natuur. Bij een stijging van 1,5 °C zouden de effecten ernstig zijn, maar minder zwaar. Dit laatste doel blijft staan en er kan over worden gediscussieerd of er in de toekomst striktere eisen moeten worden gesteld.
Een duurzame strategie
GEA houdt zich ermee bezig - al jarenlang. Ons initiatief Sustainable Energy Solutions (SEnS) speelt een cruciale rol in die strategie. Door een revolutionering in de integratie van processen en utilities (koeling en verwarming) wordt eraan gewerkt om het energieverbruik terug te dringen, de koolstofvoetafdruk te verkleinen en kosten in uiteenlopende sectoren te verlagen.
Samenwerking en innovatie zijn essentiële aspecten bij de klimaatuitdagingen die voor ons liggen. Vandaar onze keuze om miljoenen euro’s te investeren in nieuwe testcentra die in 2023 in gebruik zullen worden genomen. Hier worden ultramoderne installaties ondergebracht die natuurlijke koelmiddelen gebruiken, voor 90 procent geautomatiseerd zijn, 24/7 kunnen doorwerken en geschikt zijn voor Industry 4.0.
Stadsverwarmingssystemen met GEA warmtepompen zijn maar deel — maar wel een aanzienlijk deel — van de hele oplossing. Daarnaast moeten we niet onderschatten hoe belangrijk de kracht van overtuiging kan zijn: als mensen zien dat hun energierekeningen lager worden en emissies worden teruggebracht dankzij een stadsverwarmingssysteem, dan zullen ze eerder duurzame initiatieven ondersteunen en big business aanmoedigen om onderdeel van de oplossing te zijn, niet het probleem.
Als de wereld zijn koolstofdoel van netto-nul wil halen in 2050, dan is er geen tijd te verliezen. GEA heeft de kennis, de technologie en het vermogen om succesvol projecten te implementeren om schonere verwarmingsoplossingen te creëren die bijdragen aan het halen van actuele en toekomstige emissiedoelen, en een groot verschil kunnen maken voor het milieu voor de generaties van morgen.
