Johan Jonker - Consultancy

begint het te begrijpen

Veelzijdig, creatief, outofthebox, duurzaam

 

Rendement van elektrische verwarming

Veel mensen willen vanwege de stijgende gasprijs van het 'gas'af. Daardoor is elektrisch verwarmen ineens helemaal 'hot'. Maar soms is het toch schrikken van de elektriciteitsrekening. Dat heeft soms te maken met het slechte rendement van sommige typen elektrische verwarming, maar ook met de hogere prijs van elektriciteit. In dit artikel een vergelijking van de verschillende types.

 

Wetenswaardig vooraf

Nu de gasprijs hoog is worden allerlei oplossingen aangeprijst om van het gas af te gaan. Ze worden energiekosten, duurzaamheid, confort snelheid en hoog rendement door elkaar gehaald. De vraag is wat nou van waarde is.

Rendement is niet alleen je verwarmingsketel

Rendement wil eigenlijk zeggen hoe goed een systeem in staat is de energie die in de grondstof zit om te zetten in datgene wat je wilt: een warm huis. Het rendement van een verwarming is een product van het rendement van verschillende systemen: je verwarmingsketel, de overdracht naar de verblijfsruimte en de ruimte zelf. 

 Systeem Energieinhoud/Rendement  Toelichting 
CV ketel op aardgas   85% tot 93% Verlies van energie via schoorsteen 
CV installatie   ca 90% verlies doordat leidingen warmte verliezen 
verlies door opwarmen van niet gebruikte ruimte
huis  20% tot 80% verlies via tocht en via dak, vloer en muren  
TOTAAL worstcase 20%*90%*85% = 15% is ongeveer 1 op 6.


In principe is er maar heel weinig energie nodig om een ruimte te verwarmen. Om een huis met een inhoud van 100 kuub 10 graden te verwarmen is slechts 0,36 kWh nodig. Dat is net zoveel energie als er nodig is om 16 liter water aan de kook te brengen.
Het verwarmen van een ruimte is heel onrendabel. Via tocht en via dak, vloer en muren gaat er echter veel warmte verloren. In de praktijk van veel huizen is 6 x zo veel nodig om het huis op te warmen. De meeste winst is dus te behalen door het rendement van de ruimte te verbeteren door tocht tegen te gaan en goed te isoleren.

Rendement is niet hetzelfde als prijs

Elektrische verwarmingsoplossingen worden aangeprezen als zeer rendabel. Dat klopt meestal, maar dat is niet hetzelfde als goed voor je energierekening. Belangrijk om te weten is dat de prijs van elektrische energie een stuk hoger is dan die van energie uit aardgas. Op basis van een eerder artikel: https://www.johanjonker.net/index.php/duurzaam-leven/24-de-verhouding-gasprijs-elektriciteitsprijs houden we een prijsverhouding van een factor 2 aan tussen elektriciteit en aardgas. Een kWh elektriciteit kost 2x zo veel als een kWh aardgas.

De Referentie: de conventionele CV installatie

De meest gebruikte verwarming is de CV installatie. In bijna alle huizen is die inmiddels voorzien van een hoogrendementsketel. De CV ketel gebruikt gas voor het verwarmen van water en elektriciteit voor het door het hele huis pompen van dat warme water. De energieinhoud van aardgas is circa 9,77 kWh per kubieke meter. Het rendement van een moderne ketel is voor verwarmen circa 90% en voor het leveren van warmwater circa 85%. Vermoedelijk is dat de optimistische prestatie van een perfect afgesteld cv installatie. Zo'n 10% van de verbrandingswarmte verdwijnt als het ware door de schoorsteen naar buiten. Daarnaast gaat ook warmte verloren doordat leidingen door het hele huis lopen en onderweg warmte verliezen in onverwarmde ruimte. Dit is te minimaliseren door de leidingen goed te isoleren. Ergens vond ik een claim van 3 kuub gas per jaar besparen met meter leidingisolatie. In een gemiddeld huis leg je zo 20m leiding. Het gaat dus om enkele procenten verlies via de leidingen. Voorlopige aanname is dat er bij een gemiddeld huis nog 5% warmte verloren via de leidingen en dat het rendement van een totale CV installatie circa 85% is. Bij een groter huis kan dat nog wel eens een stuk slechter zijn.
De CV is voorzien van een elektrische pomp. Die pomp gebruikt jaarlijks zo'n 16kWh aan elektriciteit. Bij een gemiddeld huis waar 1000 kuub gas per jaar wordt gebruikt, wat een equivalent is van 8500 Kwh, komt 16kWh overeen met circa 0,1%. Dat is verwaarloosbaar ten opzichte van de andere aannames.

De elektrische CV ketel

Een relatief eenvoudige oplossing om van het gas af te gaan is de gasgestookte CV ketel vervangen door een elektrische CV ketel. Dat heeft enkele voordelen maar ook enkele zwaarwegende nadelen.

 Voordelen Nadelen 
 Milieuvriendelijke keus in combinatie met groene stroom  Dure energie
 Veilig (geen uitstoot van rookgassen en koolmonoxide)  krachtstroom nodig
 Hoog rendement  Grote belasting elektriciteitsnet
 Compacte en eenvoudige installatie  Niet toegestaan als hoofdverwarming
Onderhoudskosten laag  
Voordelig in aanschaf en installatie  

 

Er zijn wat voordelen:

  • De gasaansluiting kan worden opgeheven, dit scheelt zo'n 300 euro per jaar.
  • Het is in combinatie met groene stroom een milieuvriendelijke keus
  • De installatie van de ketel zelf is goedkoop (iets meer dan 1000 euro)

Maar

  • Het mag niet als hoofdverwarming worden gebruikt omdat het een grote belasting voor het elektriciteitsnetwerk is. 
  • Er is een krachtstroom installatie voor nodig. Als die er nog niet is moet rekening worden gehouden met ruim 1000 euro extra kosten.
  • Het gebruikt dure energie. Ondanks het hogere rendement van de ketel (mogelijk 95% in plaats van 85% gebruikt het de bijna 2x zo dure elektriciteit.

Deze vorm van verwarmen is alleen interessant voor nieuwbouw woningen die perse aardgasloos willen zijn en dit als backup gebruiken naast een andere vorm van verwarmen, zoals een warmtepomp of infraroodpanelen.

De elektrische convector kachel

De meest gebruikte elektrische kachel is de compact en goedkope convector kachel. Net als de elektrische CV heeft dit veel voordelen maar een paar sterke nadelen.

 Voordeel Nadeel 
Zeer goedkoop in aanschaf (0,05 euro per Watt) Gebruik dure elektrische energie.
Vaak mobiel  Relatief ongezond (grotendeel luchtverwarming)
Hoog rendement  
Makkelijk te installeren  
Snel  

 

De voordelen:

  • Deze eenvoudige kachels zijn heel goedkoop. Een 2kW kachel is al te koop voor minder dan 50 euro.
  • Ze zijn compact en vaak mobiel en daarom handig als tijdelijke oplossing in zelden gebruikte ruimtes of als bijverwarming tijdens koude periodes.
  • Het rendement is niet slecht, mogelijk bijna 100%.

Maar..

  • Probleem is dat elektriciteit voor de meeste mensen dure energie is. Per kWh warmte ben je ongeveer een factor 1,8 tot 2 maal duurder dan met stoken op aardgas.
  • Het is relatief ongezonde convectiewarmte. Door de hoge temperatuur schroeien stofdeeltjes die door de convectie door de ruimte worden geblazen. Voor mensen met huisstofallergie is dat minder prettig.

Dit type kachel is heel geschikt als tijdelijke bijverwarming, bijvoorbeeld in een schuur of een zolderkamer. Je bespaart er de aanpassing van je CV installatie mee. Voordeel van dit type verwarming is dat het snel is. Daardoor ook geschikt voor bijvoorbeeld een badkamer.

Infraroodpaneel

Een relatief nieuw type verwarming is het infraroodpaneel. Het is in tegenstelling tot convectie verwarming geen luchtverwarming, maar stralingswarmte. Dat kan in bepaalde situaties een voordeel zijn.

Voordelen Nadelen
Comfortabel Gebruik dure elektrische energie
Hoog rendement Temperatuurverschillen (dichtbij en verweg)
Lokaal snelle opwarmtijd voor het paneel Lange opwarmtijd van de ruimte
Goedkoop in aanschaf (0,25 tot 1 euro per Watt) Extra bedienhandelingen
Gemakkelijke installatie  Niet geschikt als ruimteverwarming (vorstvrij houden)
Modern strak uiterlijk  
Gezondheidsvoordelen  
Lage onderhoudskosten  

 

Er zijn veel voordelen van infraroodpanelen. De belangrijkste zijn de beperkte energiebesparing en de gezondheid

  • Stralingswarmte wordt bij een lagere temperatuur als aangenaam wordt ervaren en kan daardoor energiebesparend zijn.
    • Leveranciers claimen dat je met een infraroodverwarming de verwarming twee graden lager zet dan normaal, dat is wellicht wat optimistisch. Maar als dat zo is, dan is daardoor minder warmte nodig. Een veel gebruikte vuistregel is dat je per graad lager zo'n 7% energie bespaart. Dus met twee graden zou je circa 14% energie kunnen besparen ten opzichte van convectie verwarming.
    • Het feit dat infraroodpanelen lokaal verwarmen levert waarschijnlijk de meeste besparing ten opzichte van luchtverwarming.
  • Stralingswarmte is gezonder dan conventiewarmte. Bij stralingswarmte is schroeien van stofdeeltjes en luchtcirculatie niet van toepassing. Er wordt verder beweerd dat infraroodverwarming goed is voor de huid, gewrichten en de spieren. Ook heeft infraroodverwarming minder nadelig effect op de luchtvochtigheid terwijl convectiewarmte kan leiden tot droge lucht in huis.
  • Snel en traag tegelijk. Het voordeel van stralingswarmte is dat de straling mensen en voorwerpen in de ruimte snel verwarmt en niet de lucht. Voorwerpen houden warmte beter vast dan via de lucht gaat veel warmte verloren. De verwarmde voorwerpen stralen de warmte weer uit en warmen indirect de ruimte op. Dit is juist weer een traag proces.

Maar: 

  • Elektrisch verwarmen kost bij de huidige prijsverhouding (gas/elektra) ook met infraroodpanelen meer dan verwarmen met gas. Ondanks de efficiency winst moet rekening worden gehouden met een factor 1,5 meer kosten dan met een gasgestookte CV.

Infraroodpanelen zijn vooral geschikt om plaatselijk een aangename warmte te creeren. Ze zijn minder geschikt om een hele woning of grote ruimte te verwarmen. Ze geven warmte af in een ruimte tot een afstand van ongeveer 3 meter. Het is wel mogelijk als basis voor hoofdverwarming maar voor een badkamer en om minder gebruikte ruimtes vorstvrij te houden is een conventiekachel een mogelijk alternatief.

Infrarood kachels en infrarood vloerverwarming zijn in tegenstelling tot panelen niet energiezuinig.

Infraroodstraler en andere innovatieve elektrische verwarmers

Er zijn diverse innovatieve elektrische verwarmers op de markt die claimen de oplossing voor aardgasloos verwarmen te zijn. Over het algemeen geldt voor alle directe elektrische verwarmers dat ze misschien wel energiezuinig zijn maar wel een dure soort energie gebruiken en in de praktijk 1,5 tot 2 x duurder dan verwarmen met gas. Ze zijn niet geschikt als hoofdverwarming. Soms wel als snelle bijverwarming. Een voorbeeld daarvan is kortegolf infraroodstraleer. Deze geven een grote hoeveelheid intense warmte af. Ze zijn te herkennen aan fel helder licht. Ze worden veel gebruikt als terrasverwarmers. Voor woningverwarming zijn ze minder geschikt omdat de intense warmte ook een onaangenaam gevoel kan geven. Doordat ze alle kanten opstralen zijn ze ook minder efficient dan infraroodpanelen.

Indirecte verwarming

Warmtepompen en airco's zijn indirecte verwarming systemen. Ze hebben geen verwarmingselement zoals een cv ketel of infraroodpaneel, maar onttrekken warmte uit de buitenlucht en blazen die de woonruimte in (bij airco's) of dragen die over op het water van een CV circuit. Het voordeel van deze systemen is dat ze ten opzichte van directe verwarming een zeer hoog rendement hebben, waardoor het zelf met de dure elektrische energie ook nog financieel gezien een aantrekkelijk oplossing kan zijn.

Airco's als verwarming

 Airco's hadden een slechte reputatie als energievreters, maar zijn de laatste jaren steeds efficienter geworden en kunnen bovendien niet alleen koelen maar ook verwarmen best een hoge efficiency.

 Voordelen Nadelen
Energiezuinig (rendement 200 tot 500%)  Geluidsoverlast
Snel  Minder aantrekkelijk uiterlijk
Kan in de zomer koelen Minder zuinig als het buiten erg koud is
Eenvoudig te installeren Voor een totaal huis een grote investering
  Hete lucht verwarming is minder gezond.

 

Belangrijkste voordelen:

  • Het grootste voordeel van de airco als verwarming is de hoge efficiency. Maar dat is wel afhankelijk van het type. De voordelige mobiele airco's hebben een minder goed rendement.  De duurdere airco's zijn niet mobiel en hebben een vast buitenunit en een of meer binnenunits. Dergelijke airco's hebben een erg hoog redement (een COP waarde van 4 en hoger) waardoor ze in feite met 1kW elektrische energie mee dan 4kW  aan warmte uit de buitenlucht onttrekken
  • De airco kan in de zomer ook worden gebruikt om te koelen.

Maar er zijn ook nadelen

  • Het is als hoofdverwarming duur in aanschaf omdat er voor een heel huis meerdere binnenunits nodig zijn.
  • Het luchtverwarming draagt niet bij aan een gezond binnenklimaat. De lucht die naar binnen wordt geblazen is gecirculeerde opgewarmde (en in de zomer gekoelde) lucht.; geen frisse buitenlucht. Goede ventilatie is belangrijk.
  • De ventilator is bij goede airco's vrijwel geruisloos maar wel hoorbaar. 
  • Juist als het buiten koud en de verwarmingstand veel wordt gebruikt, dan is het rendement van een airco lager. Door het energiezuinige image wordt het verbruik op koude dagen wel eens onderschat.

Er zijn goedkope mobiele airco's verkrijgbaar die gemakkelijk te installeren zijn. Deze types hebben echter een minder goed rendement en zullen zeker als het buiten koud is minder effecient zijn dan een convectiekachel.

 Lucht-water warmtepomp

De lucht-water warmtepomp wordt veel aangeprezen als de oplossing voor gasvrij verwarmen. De efficiency van dit type warmtepomp is groot, maar neemt (net als bij de airco) af als het kouder wordt.

warmtepomp COP curves

In de bovenstaande grafiek is te zien dat de COP waarde afneemt als wordt gekozen voor een hogere watertemperatuur en als de buitentemperatuur minder wordt. De COP waarde is de rendementswaarde. Als die onder de 2 (= 200%) komt, dan is bij de huidige energieprijzen een warmtepomp duurder dan verwarmen met gas. Dat is de reden dat vaak wordt gekozen voor een hybride warmtepomp. Die wordt naast de gasgestookte Cv gebruikt en schakelt geleidelijk over naar verwarming door de CV als het buiten kouder wordt.

De voor- en nadelen hieronder zijn van toepassing op de hybride lucht-water warmtepomp

 Voordelen Nadelen 
 Kostenbesparing door hoge rendement  Hoge aanschafkosten
 Subsidie mogelijk  Werkt alleen goed samen met lage temperatuurverwarming
   Ruimtebeslag (extra binnenunit plus boilervat)
   Buitenunit (kan geluid produceren)

 

Het belangrijkste voordeel is de kostenbesparing. Er zijn schattingen van 60 tot 70% van het gebruik ten opzicht van gas. Maar dat is sterk afhankelijk van de instelling van de overschakeling naar de cv het energiegebruik van de verwarming in de winter. Wie warm stookt gebruikt in verhouding meer gas vanwege de verliezen op de koudste dagen van het jaar en daar levert de warmtepomp geen verbeteringen.

Evaluatie

Overstappen naar een aardgasloze verwarming kost altijd geld. Of vanwege een grote investering in een nieuwe installatie of vanwege toegenomen kosten voor de dure elektrische verwarming. 
Het is verstandig om eerst te investeren in de tochtdichtheid van het huis en in goed isolatie voordat wordt geinvesteerd in een elektrische verwarming. Bij een goed geisoleerd huis zijn de maandelijkse kosten minder een optie. Zeker als die kunnen worden gecombineerd met zonnepanelen. 

 Links: https://www.milieucentraal.nl/energie-besparen/duurzaam-verwarmen-en-koelen/infraroodpanelen-voor-verwarming/