Wat is de terugverdientijd van een warmtepompboiler?

Door fabrikanten en leveranciers van warmtepompboilers wordt vaak beweerd dat je flink kan besparen door een cv-ketel te vervangen voor een warmtepompboiler. Maar is dat ook zo? In dit artikel berekenen we de terugverdientijd uit.

We hebben diversie terugverdientijdberekeningen gemaakt. Zowel bij elektriciteitsprijzen die van toepassing zijn op een vast energiecontract, een variabel energiecontract en bij gebruik van zonnepanelen.

Wil je zelf de terugverdientijd uitrekenen dan tref je hier ook de formules aan die je daarvoor nodig hebt.

Hoe bereken je de terugverdientijd van een warmtepompboiler?

Wil je de terugverdientijd berekenen, dan moet je eerst weten wat de besparingen zijn tussen het gebruik van een warmtepompboiler of een "ander apparaat". Veelal zal dit een cv-ketel zijn die het tapwater verwarmd. Vandaar dat we hieronder een voorbeeld uitwerken waarbij we de warmtepompboiler vergelijken met een cv-ketel die het tapwater verwarmd.

Hoeveel de warmtepompboiler je bespaart is afhankelijk van het aantal liters warm water dat je gebruikt.

Want, helaas is het (milieu technisch) zo dat de terugverdientijd langer wordt als je zuinig met warm water omgaat en als je veel warm water gebruikt de terugverdientijd korter wordt.

Laten we eens aannemen dat vier mensen iedere dag zeven minuten douchen met een douchekop die zeven liter water geeft.

Per dag is dat dus 4 x 7 minuten x 7 liter = afgerond 200 liter. Omdat we de terugverdientijd in het aantal jaren willen uitrekenen, is het wel zo handig om te berekenen hoeveel liter water per jaar opgewarmd moeten worden. Dat is dus 200 liter x 365 = 73000 liter.

Thermische energie

Hierna berekenen we hoeveel thermische energie (warmte) nodig is om dit water op te warmen van 10 naar 39°C^[1]

Daarvoor gebruiken we de formule Q = m x c x delta-t. Q is de benodigde thermische energie, m is de massa (het gewicht van het water in kg, in dit voorbeeld dus 73000 kg), c is de soortelijke warmte van water, dat is 4,186 kJ/(kg.K)^[2] en delta-t is het temperatuurverschil tussen 10 en 39°C dat is dus 29°C (het temperatuurverschil tussen koud leidingwater en warm douchewater).

We voeren de gegevens in de formule: Q = 73000 x 4,186 x 29 en dat is 8861762 kJ.

Als je kJ deelt door 3600 seconden in een uur krijg je de benodigde thermische energie in kWu. Dat wordt dan 8861762 / 3600 = 2462 kWu.

kubieke meter gas

De volgende stap is om uit te rekenen hoeveel kubieke meter gas je nodig hebt om 2462 kWu thermische energie (warmte) te maken en daarna hoeveel elektriciteit je nodig hebt als je een warmtepompboiler gebruikt.

Eerst rekenen we dit uit voor het gas. Aardgas zoals we dat in Nederland gebruiken heeft een verbrandingswarmte van 35170 kJ/m₃, omgerekend is dat 9,8 kWu/m₃.

Vanwege het lage rendement van een cv-ketel tijdens het opwarmen van warm water dat maar 65%^[3] is (bij verwarming van de woning ligt dit stukken hoger), kan een cv-ketel uit één kubieke meter aardgas dus maar 9,8 x 0,65 = 6,37 kWu/m₃ warmte halen. Dus in dit voorbeeld hebben we per jaar 2462 / 6,37 = 386 m₃ aardgas nodig.

kWu

Zo, nou moeten we uitrekenen hoeveel elektriciteit de warmtepomp gebruikt voor het afgeven an 2462 kWu aan warmte. Daarbij speelt de COP waarde (het rendement van de warmtepomp) een belangrijke rol. Hoe hoger de COP, hoe minder elektriciteit de warmtepomp gebruikt.

We gebruiken in de berekening een redelijk realistische waarde van 3 (bij gebruik van een warmtepomp voor het opwarmen van water voor douche en bad). Voor iedere 3 kWu warmte die de warmtepompboiler dan maakt gebruikt hij maar 1 kWu aan elektriciteit. Dus de warmtepomp gebruikt per jaar 2462 kWu / 3 = 821 kWu.

Kosten voor gas en elektriciteit

Dan hebben we nu dus twee waarden, de cv-ketel gebruikt 386 m₃ aardgas en de warmtepompboiler gebruikt 821 kWu elektriciteit.

Dan kunnen we nu uitrekenen wat de kosten zijn voor de cv-ketel en de warmtepompboiler, maar daar hebben we wel de prijs van gas en elektriciteit voor nodig. Dat blijkt zeer sterk af te hangen van je energiecontract. Is dit een variabel contract waarbij de prijzen een paar keer per jaar aangepast kunnen worden? Is het een vast contract dus met prijzen die voor één of meerdere jaren vast zij? Wellicht heb je een contract waarbij je gebruik van uurtarieven voor elektriciteit en dagtarieven voor gas. Of wellicht gebruik je de elektriciteit van je zonnepanelen.

Zoveel mogelijkheden, zoveel verschillende prijzen. Dus ook verschillende terugverdientijden. We hakken een knoop door, we werken met een gasprijs van 1,27 euro per kubieke meter en een 0.23 euro voor een kWu. Die prijzen hebben we voor het laatst gecontroleerd op 20240630. Later maken we berekeningen voor andere tarieven en ook tref je de formule aan waardoor je zelf de terugverdientijd kan berekenen.

Besparing warmtepompboiler ten opzichte van gas per jaar

Voor het gas moeten we dus jaarlijks 386 m₃ x 1,27 = 490 euro betalen. Voor de elektriciteit van de warmtepompboiler betalen we in dit voorbeeld per jaar 821 kWu x 0.23 = 189 euro.

Dat betekent dat per jaar de warmtepompboiler 301 euro goedkoper is.

Terugverdientijd warmtepompboiler in combinatie met zonnepanelen

Wanneer je gebruik maakt van zonnepanelen, en daarbij rekenen we een kWu prijs van 9 eurocent (zie dit artikel waarin we die prijs berekenen), en een m₃ gasprijs van 1,27 euro, dan is de terugverdientijd 7,2 jaar of zonder vastrecht gas: 6,9 jaar.

Terugverdientijd bij vast energiecontract

Wanneer je een éénjarig vast energiecontract hebt, liggen de prijzen voor een kubieke meter gas op circa 1,27 euro en voor een kWu is dat circa 0.25 euro.

De terugverdientijd is bij deze prijzen 10,4 jaar, en als je gasloos bent, dus zonder vastrecht voor gas is dit 10,0 jaar.

Kanttekeningen bij de terugverdientijd­berekeningen

In bovenstaande terugverdientijdberekening hebben we een paar kleine details weggelaten. Zo wordt het water in de warmtepompboiler doorgaans niet tot 39°C maar tot bijvoorbeeld 55°C verwarmd. Hoe warmer het water wordt, hoe lager de COP is. Dus de COP is aan het begin, als het water 10°C is, hoger dan 3 en aan het eind daalt dit. Een COP van 3 is een realistische waarde voor deze berekening.

Daarnaast is de COP afhankelijk van de temperatuur van de lucht die aangezogen wordt door de warmtepomp. Zuigt hij buitenlucht aan, zoals bij een split-warmtepompboiler dan zal de in de winter een lagere COP hebben dan een ventilatieluchtwarmtepompboiler die lucht van circa 19 graden aanzuigt. Maar aan de andere kant zal de COP stijgen als de buitentemperatuur oploopt. Een gemiddelde COP van 3 bij gebruik van buitenlucht lijkt ons reëel.

De warmtepompboiler kan je in een bepaalde comfortstand instellen. Daarbij tref je namen aan als: eco, luxe, fast, boost. Die verschillende standen bepalen hoeveel warm water beschikbaar is en hoe snel dit beschikbaar is. Maar hoe hoger de mate van comfort, hoe hoger de energierekening zal zijn. In de boost stand zal zelfs een elektrisch verwarmingselement ingeschakeld worden en verbruik circa drie keer zoveel elektriciteit dan als de warmtepomp het water (op een rustiger tempo) zou opwarmen.

Als je steeds de boiler laat opwarmen als deze maar een heel klein beetje kouder is geworden, dan kost dat meer elektriciteit dan dat je wacht tot de temperatuur flink gedaald is. Immers, dan is het water in de boiler kouder en heeft de warmtepomp in het begin, dus gemiddeld een hogere COP.

De warmtepomp kent stilstandverliezen, een cv-ketel (normaal gesproken) niet. Ook is het sluipverbruik van een cv-ketel en een warmtepompboiler niet gelijk, dus dat zou je ook moeten verdisconteren.

Een warmtepompboiler zal daarnaast regelmatig, bijvoorbeeld één keer in de week, een anti-legionellacyclus moeten uitvoeren. Daarbij wordt het boilerwater minimaal opgewarmd tot 60°C maar meestal iets hoger. Daar is soms een elektrisch verwarmingselement voor nodig. Die heeft een COP van 1 en verbruikt relatief veel elektriciteit. Die cyclus hebben we niet in de berekening meegenomen (en zorgt voor een iets langere terugverdientijd).

Gedurende de levensduur zal je te maken hebben met onderhoud- en reparatiekosten. Die kunnen verschillend zijn tussen een cv-ketel en warmtepomp. En als je het helemaal goed doet, dan bereken je ook het verschil in de investering tussen een cv-ketel en warmtepompboiler en daar bereken je het renteverlies mee uit. Je had immers dat geld op een spaarrekening kunnen zetten.

Maar onderaan de streep hebben deze zaken, met uitzondering van de verschillen van de COP waarde en de "modus stand", een geringe invloed op de terugverdientijd. En daarom hebben we ze niet meegenomen. En de COP waarde, tja, daar hebben we redelijk gemiddelde van 3 voor genomen.

Alles wat je wil weten over de thuisbatterij

Een artikel over de thuisbatterij die de belangrijkste aspecten behandelt met verwijzingen naar verdiepingsartikelen. Wist je dat er twee totaal verschillende thuisbatterijen bestaan?