Voordat we verder gaan met het rekenen aan (het rendement van) de warmtepomp, gaan we eerst in op de verschillende begrippen (eenheden) rondom energie. Je kunt de ene eenheid omrekenen naar de andere. Maar er is een belangrijk onderscheid tussen de hoeveelheid energie en de hoeveelheid energie per tijdseenheid (ook wel vermogen genoemd). De standaard eenheid om allerlei soorten energie aan te duiden is Joule (J). Tegenwoordig rekenen we het energieverbruik om naar aantal kWh.
Van Joule naar kiloWatt
Als eenheid voor de hoeveelheid geleverde of verbruikte elektrische energie kennen we de kiloWattuur (kWh). Als eenheid van vermogen (dus energie per seconde) kennen we de watt (W), en, heel ouderwets: de paardenkracht (pk). Bij een warmtepomp wordt gebruik gemaakt van berekeningen in kWh, ook voor de warmteafgifte. Ook bij aardgas wordt alles omgerekend naar kWh. Door eenzelfde eenheid te gebruiken kun je gemakkelijker rendementen met elkaar vergelijken, zoals wij verderop gaan doen. Allereerst maar eens de basisregel:
1 watt = 1 joule per seconde
Een elektrisch apparaat van 1000 watt (1 kW) vermogen, verbruikt dus elke seconde 1000 joule. We korten een duizendvoud af tot kilo (voorvoegsel k, zoals in kWh). Een miljoen krijgt voorvoegsel mega (afgekort M), een miljard giga (G), een biljoen tera (T) en een biljard peta (P).
Rekenvoorbeelden
Hier nog een aantal rekenvoorbeelden:
- 1 kWh = 3600.000 joule = 3600 kJ = 3,6 MJ
- 1 calorie = 1 cal = 4,2 joule = 4,2 J
- 1 kilowatt = 1000 watt = 1000 joule per seconde = 1000 J/s = 1 kJ/s
Op het moment dat men spreekt over het jaarlijkse energieverbruik van een standaard Nederlands huishouden, bedoelt men meestal het jaarlijkse stroomverbruik van zo’n 3500 kWh. Het stroomverbruik is zo’n 20% van het totale energieverbruik (het meeste verbruik is voor verwarming en warm water). Hetzelfde standaard Nederlands huishouden verbruikt ruwweg 1500 m3 aan aardgas per jaar. In 1 m³ Gronings aardgas zit (op bovenwaarde 35,17 MJ), dit is gelijk aan 9,76 kWh. Het energieverbruik per jaar van dat huishouden voor aardgas is dus 1500 x 9,76 kWh = 14.640 kWh. Dat is veel meer dan de hoeveelheid die dat huishouden aan elektrische energie verbruikt.
Wil je meer weten over het rekenen met energie-eenheden? Het Rotterdams Milieucentrum heeft een 6-tal workshops online gezet. Op deze pagina vind je naast de links naar de workshops ook de pdf’s van de gebruikte presentaties.
Rendement van elektriciteit is 40%
Als het gaat om rendementsberekeningen is er nog een belangrijke correctie die gemaakt moet worden. Naast transformatieverliezen en eigen energiegebruik in de elektriciteitscentrales gaat er bij de producenten van stroom en warmte ook nog energie verloren tijdens het transport en de distributie tot bij de eindgebruikers. De grootste verbruiker van elektriciteit is het elektriciteitsnet zelf! In Europa wordt ervan uitgegaan dat elektriciteit maar een rendement heeft van 40 procent!
Warmtepomp versus HR-ketel
Tegenwoordig wordt er wat betreft het rendement van een HR-ketel gerekend met 107% (het Gaskeur label HR107). In de praktijk kan het zijn dat dit rendement niet gehaald wordt, omdat de CV niet optimaal is ingeregeld (zie CV-optimalisatie en de info over retourtemperatuur).
Wanneer is een warmtepomp energie-efficiënter dan een HR-ketel? Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in COP of beter nog de SCOP-waarde. Deze waarde moeten we dan wel corrigeren met het 40% rendement van een kWh elektriciteit. Bij een (S)COP waarde van 2,7 bereik je het omslagpunt: 2,7 * 40% = 108% hetgeen hoger is dan het rendement van 107% van een HR-ketel. Dit netto rendement van een warmtepomp staat in de certificaten bij het label van de warmtepomp.
Financieel omslagpunt
We kunnen op eenzelfde manier ook het financiële omslagpunt tussen een HR-ketel en een warmtepomp berekenen. In 1 m³ Gronings aardgas zit op bovenwaarde 35,17 MJ, dit is gelijk aan 9,76 kWh. Een HR-ketel verliest 10% hiervan, netto is dus 8,8 kWh over voor afgifte verwarming. We rekenen even met de volgende prijzen:
1 kWh elektriciteit kost de consument € 0,23
1 m³ aardgas kost de consument € 0,80
Voor 1 m³ aardgas (dus € 0,80) heb je 8,8 kWh energie. Als je die 8,8 kWh puur elektrisch wilt doen door inzet van een warmtepomp, dan kost dat 8,8 x 0,23 = € 2,03.
De energie die een waterpomp uit de bron haalt kost je niets. Als je het bedrag van € 2,03 (inzet van de warmtepomp) deelt door de kosten van de 1 m³ aardgas, € 0,80, kom je op 2,53. Dus het financiële omslagpunt ligt bij een (S)COP van 2,53! Is de (S)COP van de warmtepomp hoger dan 2,53 dan wordt de warmtepomp dus goedkoper in energieverbruik dan een HR-ketel.
