Aquathermie - thermische energie uit water | 15-juli-2019 |

Enorm potentieel voor aardgasvrij in 2050

Oppervlaktewater, afvalwater en drinkwater zijn allemaal bronnen voor warmte. We hoeven daarbij dus niet persé aan natuurlijke geisers en thermale baden te denken. Er lopen momenteel voldoende pilotprojecten in Nederland die het enorme potentieel in kaart brengen.

Verwarming op basis van aquathermie is een goede optie voor het aardgasvrij maken van woningen en gebouwen. De temperatuur van oppervlaktewater, afvalwater en drinkwater schommelt tussen 7-25 °C. Aquathermie is een zeer lage temperatuur verwarmingstechniek dat met warmte-koude-opslag en warmtepompen werkt.

Soorten aquathermie

Aquathermie wordt onderscheiden naar de soort bron die wordt gebruikt.

TEO: thermische energie uit oppervlaktewater

In de Nederlandse delta is zoveel oppervlaktewater aanwezig, dat we in theorie tot ver buiten Nederland aan de warmtevraag kunnen voldoen. Op economische gronden wordt echter ingeschat dat het ruim 40% van de totale toekomstige warmtevraag in Nederland voor rekening kan nemen (komt neer op 350 PJ per jaar).

TEA: thermische energie uit afvalwater

In rioolgemalen, regenwaterzuiverinstallaties en effluentleidingen kan de thermische potentie van afvalwater worden afgevangen. Analyse heeft aangetoond dat er in Nederland een thermische potentie in het afvalwater zit van circa 56 PJ per jaar. Een andere term die voor deze variant van aquathermie al is gelanceerd, is "riothermie".

TED: thermische energie uit drinkwater

Bij de productie van drinkwater komt warmte vrij. Deze warmte kan nuttig ingezet worden voor de verwarming van gebouwen. De potentiële bijdrage hiervan wordt op circa 4-6 PJ per jaar geschat en is daarmee vrij beperkt.

Hoe werkt aquathermie?

Voor het benutten van energie uit een TEO- of TEA-systeem kunnen een aantal bestaande oplossingen worden gekoppeld. Uit het afvalwatersysteem (TEA) of watersysteem (TEO) wordt met een warmtewisselaar warmte of koude onttrokken. De warmte of koude wordt via een netwerk getransporteerd en kan direct worden afgenomen, of het wordt opgeslagen in een warmte-koude-opslag (WKO) in de bodem. Als de gebruiker later koude of warmte wenst, dan dat worden opgepompt uit de WKO getransporteerd worden naar de gebruiker. Als de gebruiker warmte vraagt, dan verhoogt een warmtepomp de temperatuur van het water tot de gewenste temperatuur.

Het is helemaal niet noodzakelijk om TEO en TEA toe te passen in combinatie met een WKO. De koude uit een diepe plas of stromend water (TEO) of uit het riool (TEA) kan ook direct worden gebruikt voor koeling. Als afvalwater een dusdanig verhoogde temperatuur heeft, kan in een TEA-systeem ook warmte meteen gebruikt worden voor verwarming.

Hittestress

TEO gaat het beste samen met een WKO, omdat deze combinatie een gunstig effect kan hebben op de waterkwaliteit van en hittestress in het water van de gebruikte bron. Als het warm is, kan de temperatuur van oppervlaktewater zodanig hoog oplopen dat bijvoorbeeld blauwalg ontstaat. Hittestress is het effect van minder afkoeling van de lucht, doordat het warme water het 's nachts minder afkoelt. Daardoor wordt het de volgende dag nog warmer. Als er warmte uit het oppervlaktewater wordt onttrokken, dan verlaagt de temperatuur van het water. Ook ontstaat er stroming door het gebruik van pompen. Deze effecten zijn allebei gunstig voor de waterkwaliteit en tegen hittestress.

Als er alleen koude wordt onttrokken kan het omgekeerde effect optreden. De watertemperatuur zal stijgen, met negatieve gevolgen voor de waterkwalititeit en meer hittestress.

WKO’s, warmtewisselaars, warmtepompen en warmtenetwerken, dat is in principe niets nieuws onder de zon. Wat bij aquathermie wel nieuw is dat deze systemen gekoppeld worden, omdat oppervlakte- en afvalwatersystemen verbonden worden aan duurzame energievoorziening.

Zoals we zagen heeft TEO het grootste potentieel. Er is in Nederland ontzettend veel oppervlaktewater beschikbaar, maar toch is niet elk gebied daarvoor geschikt. Wil een TEO-installatie economisch rendabel zijn, dan moet er in een gebied voldoende hoge warmtevraag (>2.000 GJ) in een voldoende hoge dichtheid (> 600 GJ/ha) aanwezig zijn.

DIY - Aquathermie in je eigen woning

Veel projecten die op basis van aquathermie worden opgestart zijn grootschalige projecten, waarbij hele buurten met woningen, kantoren, bedrijven en scholen worden verwarmd. Wat als je daar nu buiten valt en aquathermie toch een aantrekkelijk alternatief vindt? Op woningniveau kan de warmte van douchewater worden afgevangen met een douchewarmtewisselaar. Deze wordt geïnstalleerd rond de afvoerpijp van de douche, of in de goot van de douchebak. De warmte wordt dus afgevangen zodra het water putje instroomt. De gootoplossing kan ook worden geïnstalleerd als je de badkamer gaat renoveren, omdat die niet zo veel hoogte nodig heeft als de afvoerpijpoplossing. In de goot loopt een koperen leiding, waar koud water doorheen stroomt, spiraalgewijs door de afvoergoot. Het warme afvalwater geeft de warmte af aan de koperen leiding en het koude water kan daarmee al tot ongeveer 27 °C worden opgewarmd. Voor het bijwarmen van het water, zodat jij een lekkere warme douche hebt, is dus veel minder energie nodig.

CO2 uitstoot

De warmtepompen draaien op elektriciteit, zodat ze efficiënt de gewonnen warmte opwaarderen zodat het gebruikt kan worden. In acht moeten worden genomen dat de vraag naar elektriciteit door gebruikers van TEO sterk toeneemt. Zozeer zelfsd, dat het van invloed kan zijn op het elektriciteitsnetwerk. Bij een groot TEO-project is het raadzaam om op tijd de lokale netbeheerder te informeren en om de mogelijkheden voor het gebruik van duurzame elektriciteit op een rij te zetten. Zodra het lukt om de warmtepompen op zonne-energie, windenergie of bio-energie te laten draaien, dan wordt er qua CO2-uitstoot een enorme slag geslagen.

Pilotprojecten

Voor degene die geïnteresseerd is in lopende pilotprojecten waar al met aquathermie wordt gewerkt, hebben we er een aantal in onderstaande lijst opgesteld.

Almere Weerwater	Floriade 2022 verwarmen met aquathermie (TEO)
Gorinchem Hoog Dalem	Woonwijk (230 huizen) met collectief bronwatersysteem (TEO) in combinatie met individuele warmtepompen
Den Haag Warmterivier	Energievoorziening voor Duindorp en Norfolk (TEA)
Oldenbroek zwembad	Aardappels uit Wezep verwarmen het zwembad (TEA)
Velzen Vellesan College	Geïntegreerde warmtewisselaar op riool in de straat (TEA) voor koeling en verwarming
Goes Hollandiaplein	60 nieuwsbouwappartementen verwarming en warm tapwater met riothermie (TEA)
Amsterdam Houthaven	Koeling uit TEO voor nieuwbouwproject
Wageningen Torkdael	Verwarmen van het Woonzorgcomplex Torkdael door TEO
Jouw project?	Geef het door met een mailtje aan redactieNBD@vakmedianet.nl

Bronnen: STOWA - Handreiking aquathermie, CE Delft Deltares - Kansen voor aquathermie

« Nieuws overzicht