Duurzamer je hottub verwarmen, wat zeggen de nummers?

De afweging:

Er is op andere plekken al veel geschreven over de eigenschappen en de voor- en nadelen van de verschillende hottub verwarmingsmethodes. Heel nuttig, maar echte getallen worden vaak achterwege gelaten. Dat vind ik wel jammer, ik stond namelijk eerder dit jaar voor de keuze. Toen heb ik, samen met een vriend, zelf een hottub gebouwd, waarbij we voor een warmtepomp hebben gekozen. Maar was dit nou echt de beste keuze? Wat is de duurzaamste optie?

Om dit te beantwoorden gaan we kijken naar de echte getallen voor energieverbruik, CO2-uitstoot en kosten van de verschillende verwarmingsmethodes. Zodat we echt een gevoel kunnen krijgen voor hoeveel de keuze uitmaakt voor de duurzaamheid van je hottub.

Er zijn vier populaire verwarmingsmethodes: hout stoken, gas, elektrische weerstand en warmtepomp. We gaan kijken hoe deze methodes presteren bij het opwarmen van een 1000L hottub van 15C tot 40C. Hierin nemen we de volgende aspecten mee: Energieverbruik (kWh), CO2-uitstoot (kg) en verwarmingskosten (€).

Verder kies ik ervoor om warmteverlies van de hottub te verwaarlozen. Dit zal in dit scenario en in het geval van een goed geïsoleerde hottub weinig verschil maken voor de uitkomsten.

Hoe berekenen we het?

Om te berekenen hoeveel energie er nodig is om een hottub van 1000L op te warmen van 15C tot 40C gebruiken we de volgende formule:

Energie = Volume x Cv x Temperatuursverschil / (3600 x Rendement).

Waarbij Energie de benodigde energie is in kWh, Volume is de hoeveelheid water in de hottub in liter, Cv is de specifieke warmte van water en is 4.186 kJ/kg K, Temperatuursverschil is het verschil in watertemperatuur tussen begin en eind in Celsius, en het rendement is de fractie van de energie die een verwarmingsmethode omzet nuttige energie. Hierbij varieert alleen het rendement tussen de verschillende verwarmingsmethodes en zal dus de beslissende factor zijn.

Om de CO2-uitstoot te berekenen moeten we weten hoeveel kg CO2 een verwarmingsmethode uitstoot per kWh aan energie. Hiervoor berekenen we de CO2-uitstoot als volgt:

CO2-uitstoot = Energie x Specifieke-CO2-uitstoot.

Waarbij CO2-uitstoot de hoeveelheid CO2-uitstoot is in kg, Energie de benodigde energie is in kWh en Specifieke-CO2-uitstoot is de CO2-uitstoot per hoeveelheid energie in kg/kWh.

Ook willen we de energiedichtheid van hout en gas weten om te bepalen hoeveel we hiervan nodig hebben. De energiedichtheid is hoeveel energie (kWh) hout en gas produceren per eenheid (kg en m3).

Om de verwarmingskosten te berekenen hebben we slechts de prijs van hout per kg, gas per m3 en elektriciteit per kWh nodig. Dit kunnen we vervolgens vermenigvuldigen met de totale benodigde hoeveelheid van hout, gas en elektriciteit.

De data verzamelen:

Nu hebben we de data nodig per verwarmingsmethode. Voor de data leun ik zo veel mogelijk op betrouwbare bronnen, maar houd er rekening mee dat de waarden die ik hier noem vooral ter indicatie dienen. Als je zelf een verwarmingsmethode overweegt kijk dan altijd naar de specificaties van de werkelijke producten die je overweegt.

Hout:

Voor hout stoken verschilt het rendement tussen de manieren waarop je kunt stoken. Zo heeft een open haard in huis een rendement van slechts 10% [1], hierbij doe ik de aanname dat dit ongeveer hetzelfde is buitenshuis om een hottub te verwarmen. Terwijl een pelletketel CV wel 90% rendement heeft [2]. Gezien de grote variatie hierin, ga ik niet één waarde kiezen. In plaats daarvan rekenen we verder met het open haard scenario, waarbij we uitgaan van snoeihout als brandstof. En het pelletketel CV scenario, waarbij we uitgaan van pellets als brandstof.

Voor de energiedichtheid van snoeihout en pellets gaan we uit van 3.78 kWh/kg [1] en 5.00 kWh/kg  respectievelijk [2]. Al kan deze natuurlijk variëren op basis van het type hout en pellets.

Voor de CO2-uitstoot vinden we voor snoeihout in de open haard 0.033 kg/kWh [3] en voor pellets in de pelletketel CV 0.062 kg/kWh [3].

De prijs van snoeihout is erg afhankelijk van hoe je eraan komt, ik ga ervan uit dat je dit zelf voor €0 per kg kunt verkrijgen. Voor pellets nemen we een prijs van €0.35 per kg [2].

Gas:

Om je hottub te verwarmen met gas kun je die op je CV installatie aansluiten. Hierbij gaan we uit van een HR-combiketel. Het rendement voor een afgiftetemperatuur van 35C is 104%, voor warmtapwater van 55C is het 72% [4]. Aangezien de hottub water nodig heeft van 40C zal het werkelijke rendement iets lager liggen dan 104%. Daarom ga ik uit van een rendement van 93%, dat er proportioneel tussen in ligt.

Voor aardgas vinden we een energiedichtheid 8.792 kWh/m3 en een CO2-uitstoot van 0.202 kg/kWh [5]. 

De gasprijs is op dit moment gemiddeld €1.28 per m3 [6].

Elektrische weerstand:

Bij een elektrische weerstandsverwarming wordt elektriciteit rechtstreeks omgezet in warmte. Dit heeft een rendement van 100% [7].

De CO2-uitstoot van de elektriciteit kunnen we opdelen in grijze stroom en groene stroom. Voor groene stroom gaan we uit van wind- en zonne-energie met een CO2-uitstoot van 0 kg/kWh [8]. Grijze stroom heeft in 2025 een CO2-uitstoot van 0.497 kg/kWh [8]. 

De prijs van grijze en groene stroom is momenteel gemiddeld €0.28 per kWh [9].

Warmtepomp:

Warmtepompen gebruiken natuurlijk ook elektriciteit, maar doordat ze warmte uit de buitenlucht gebruiken kunnen ze hogere rendementen behalen. Net als bij gas vinden we hier 2 rendementen voor verschillende afgiftetemperaturen. 350%-450% voor 35C en 200%-260% voor 55C [10]. Als we hier proportioneel tussenin gaan zitten, zoals we bij gas ook deden, dan vinden we een rendement van 320%.

De CO2-uitstoot en stroomprijs zijn hetzelfde als bij elektrische weerstandsverwarming.

Totaal:

De onderstaande tabel laat alle bevindingen per verwarmingsmethode zien: