dossier

Nieuwe duurzame warmtepompen met de industrie ontwikkeld

12 april 2019 • 4 min leestijd

Veel bedrijven in de industrie gebruiken hoge temperatuur warmte voor hun productieprocessen waarvoor ze gasgestookte systemen inzetten. Daarbij komt veel CO2 en restwarmte vrij. ECN part of TNO ontwikkelde samen met verpakkingsbedrijf Smurfit Kappa en IBK Airconditioning & Koudetechniek een nieuwe generatie warmtepompen die de vrijkomende restwarmte gebruikt en met behulp van elektriciteit opwaardeert tot stoom voor het productieproces.

Vier manieren om de industrie CO2-neutraal te maken

Lees meer
“Energie is in ons papierproces een flinke kostenpost. Je zoekt als bedrijf continu naar manieren hierop te besparen. Minder energiegebruik betekent ook minder CO2-uitstoot. Met ECN part of TNO en onze leverancier IBK hebben we nu een industriële warmtepomp ontwikkeld die technologisch vernieuwend is en onze productiekosten omlaag brengt. Tegelijk vermindert het onze CO2-footprint, wat past bij onze ambities en doelstellingen om te verduurzamen. Dubbele winst dus”, zegt Henk Hoevers, vice president Paper Production Technology van Smurfit Kappa.

"De samenwerking met ECN part of TNO en Smurfit Kappa voor ons een uitgelezen kans"

Uniek product gebouwd

Ook voor IBK gaan technologische innovatie en verduurzaming hand in hand. Algemeen directeur Jan-Willem Voshol: “We willen met onze producten bijdragen aan een gezonde, groene toekomst. Daarnaast is het voor onze concurrentiepositie van belang om innovatieve producten van toegevoegde waarde te blijven leveren aan de markten waarop wij ons richten. Daarom was de samenwerking met ECN part of TNO en Smurfit Kappa voor ons een uitgelezen kans. We hebben samen een uniek product gebouwd.”

Restwarmte hergebruiken

Voor ECN part of TNO is verduurzaming van de warmtehuishouding in de industrie een van de speerpunten. Bedrijven in sectoren als chemie, raffinage, voeding en papier gebruiken veel warmte op temperaturen tot 200 graden. In plaats van gasgestookte systemen is het veel efficiënter en goedkoper deze te vervangen door warmtepompen.

Warmte-expert Anton Wemmers van ECN part of TNO: “Om nieuwe technologieën te ontwikkelen en toe te passen proberen we altijd eindgebruikers en maakindustrie in een vroeg stadium te betrekken. In dit geval waren dat Smurfit Kappa en IBK, beide voorlopers als het gaat om verduurzaming. We zijn samen aan de slag gegaan en we hebben daarna ook andere partijen betrokken bij dit ontwikkelingstraject. Doel was nagaan hoe we de energie-efficiëntie van hun processen kunnen verbeteren met warmtepomptechnologie.”

Energie-efficiëntie flink omhoog

De warmte die nodig is om stoom op te wekken waarmee papier wordt gedroogd, komt uiteindelijk terecht in vochtige lucht, waarvan de temperatuur te laag is om direct te kunnen hergebruiken. Toepassing van de warmtepomp verlaagt het energiegebruik aanzienlijk. Weliswaar bestond het thermo-dynamische concept al langer, maar er was er nog geen technologie voorhanden om dit voldoende kosteneffectief te realiseren. De drie partijen hebben een technologie ontwikkeld die technisch realiseerbaar is en tegelijkertijd perspectief biedt op een gunstige businesscase.
"Het is gelukt om een warmtepomp te bouwen die aanvankelijk onbruikbare restwarmte omzet in hoge temperatuur proceswarmte."
“Rentabiliteit van warmtepompen is voor ons al jaren een uitdaging”, zegt Henk Hoevers. “Nu is het gelukt om een warmtepomp te bouwen die aanvankelijk onbruikbare restwarmte omzet in hoge temperatuur proceswarmte. Een tweede technologische vernieuwing is dat de warmtepomp in plaats van heet water nu stoom produceert die we direct in ons papierproces kunnen gebruiken.”

Voorsprong op concurrentie

Ook voor IBK was een stoom genererende warmtepomp een compleet nieuw verhaal. “Het idee sprak ons zeer aan”, aldus Voshol. “Als dat zou lukken, betekende het een voorsprong van jaren op de concurrentie. En weer de combinatie van productinnovatie en een bijdrage leveren aan de energietransitie. Het initiatief van ECN part of TNO sloot ook aan bij onze aanpak van innovatie: samenwerken met eindgebruikers en kennisinstituten.”

"Daartegenover staat een lager energieverbruik dat direct leidt tot een verlaging van de operationele kosten."

Op toekomst voorbereid

De ontwikkeling duurde uiteindelijk een goede vijf jaar. Er moesten tal van technologische drempels worden geslecht en er werd voortdurend getest op technische en economische haalbaarheid. “De laatste testen gebeuren nu in Petten. Als die positief zijn, en daar twijfelen we niet aan, is de laatste stap voor ons om van het demonstratiemodel een aantrekkelijk en goed geprijsd product te maken. Potentiële kopers zullen wel rekening moeten houden met hogere investeringskosten. Daartegenover staat een lager energieverbruik dat direct leidt tot een verlaging van de operationele kosten. Uiteindelijk zal een warmtepomp zichzelf terugverdienen en bijdragen aan één van onze ambities namelijk een gelijktijdig bereik van economische en sociale winst”, zegt Jan-Willem Voshol van IBK.

"De nieuwe warmtepomp kan op meerdere posities in het productieproces van toegevoegde waarde zijn."

Henk Hoevers: “Voor Smurfit Kappa kan de nieuwe warmtepomp op meerdere posities in het productieproces van toegevoegde waarde zijn. Het betekent een aantoonbare operationele kostenbesparing en reductie van CO2-uitstoot. Na de test bij ECN part of TNO in Petten zullen we de warmtepomp in een van onze fabrieken installeren, verder testen en optimaliseren. Daarna is het de bedoeling meer vestigingen hiermee uit te rusten.”

Programma Industriële Warmtetechnologie (IHT)

Volgens Anton Wemmers is de nieuwe warmtepomp in potentie een kansrijk exportproduct. “Wat we voor de papierindustrie hebben ontwikkeld, is prima toepasbaar in sectoren als chemie, raffinage of voedingsmiddelen. We zijn nu als TNO een programma voor industriële warmtetechnologie aan het opzetten. Daarin werken we samen met het bedrijfsleven om ook bij andere processen tot robuuste duurzame innovaties te komen. Naast hergebruik van restwarmte kijken we daarbij ook naar duurzame bronnen, elektrisch of waterstof, naar geothermie in combinatie met warmtepompen, warmte-krachtkoppeling op basis van brandstofcellen en meer. Essentieel voor succes in de industriële context is dat het steeds gaat om robuuste concepten waarmee we bedoelen dat ze moeten kunnen concurreren met de bestaande technologieën en tot CO2-reductie moeten leiden in het huidige en in het toekomstige energiesysteem.”

Op naar een CO2-neutrale maatschappij

Lees verder

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.