Aquathermie: warmte uit water

In het debat over duurzame alternatieven voor aardgas gaat het nog weinig over aquathermie. Toch blijkt warmte uit water veel potentieel én voordelen te hebben.

aquathermie

Hoe werkt aquathermie?

“In water zit warmte”, vertelt Benno Schepers, themaleider Duurzame Steden bij onderzoeks- en adviesbureau CE Delft, “In de Winter is de temperatuur van oppervlaktewater ongeveer 7 graden, maar in de zomer kan het opwarmen tot 25 graden. Dat komt door de zon of door restwarmte die vanuit de industrie in een rivier terechtkomt.”

Opslag, warmtewisselaar en warmtepomp

Omdat warmte uit de zomermaanden pas in de koudere maanden wordt ingezet, wordt het eerst opgeslagen in ondergrondse WKO-systemen. Zodra huizen en andere gebouwen verwarmd moeten worden, wordt het warme water omhoog gepompt en via een warmtewisselaar afgegeven. Een elektrische warmtepomp zorgt ervoor dat de warmte vervolgens op de gewenste temperatuur wordt gebracht.

Drie soorten aquathermie

Aquathermie kent verschillende varianten, vervolgt Schepers. “De warmte kan afkomstig zijn uit drie soorten waterbronnen: Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) en drinkwater (TED).” Hij legt uit waarin de drie van elkaar verschillen.

  1. Thermische energie uit oppervlaktewater
    “TEO maakt gebruik van warmte uit oppervlaktewater, zoals een rivier of waterplas. Dat water wordt via het warmtenet naar woningen of gebouwen geleid. Daar kan het direct via een warmtewisselaar worden overgedragen voor gebruik of worden opgeslagen in de bodem. Het afgekoelde water gaat daarna weer terug naar de bron.”
  2. Thermische energie uit afvalwater
    Bij TEA wordt de warmte ingezet die afkomstig is van afvalwaterlozing op oppervlaktewater. “Bij rioolgemalen en vooral de afvalwaterzuivering komen grote warmtestromen samen. Het water stroomt 24/7 weg en heeft een constante temperatuur. Een betrouwbare warmtebron dus.” Schepers benadrukt dat TEA niet helemaal hetzelfde is als riothermie, waarbij warmte uit wegstromend douche- of afwaswater met een warmtewisselaar van de rioolleiding wordt overgezet naar het warmteleidingnet voor hergebruik. “Dat kan alleen kleinschalig en is iets kostbaarder.”
  3. Thermische energie uit drinkwater
    Bij TED wordt gebruikgemaakt van de warmte uit drinkwater. “Bij de afkoeling van drinkwater komt warmte vrij die nuttig gebruikt kan worden voor woningen en gebouwen. Het gekoelde drinkwater kan vervolgens het waterleidingnet in.”

In de buurt van ontvangers

Voor alle drie warmtebronnen geldt dat ze zich moeten bevinden in de buurt van de plek waar de warmte nodig is. Schepers: “Per bron is deze afstand verschillend, maar een afstand van vijf kilometer is ongeveer het maximum. Hoe verder je van de bron afzit, hoe meer warmteverlies optreedt en hoe duurder het wordt. Daarnaast speelt ook infrastructuur een rol. Het wordt lastig als je onder een snelweg moet graven.”

‘Aquathermie vormt een van de ingrediënten in de mix van duurzame energie- en warmtebronnen.’

In theorie veel potentie

Onlangs publiceerde CE Delft samen met Deltares een studie waarin het nationaal potentieel van aquathermie werd onderzocht. Uit een analyse van oppervlaktewater bij bebouwde omgeving en de hoeveelheid warmte die daar inzit, bleek dat TEO in theorie aan 40 procent van de warmtevraag in stedelijk gebied kan voldoen. Bij TEA en TED ligt dat aandeel op respectievelijk 15 en 1,5 procent.

Inzet afhankelijk van locatie

“De percentages zijn geen optelsom, omdat sommige vormen overlappen”, benadrukt Schepers. “Maar de potentie is hoog, dat is zeker.” Daarnaast is het een theoretische analyse. “In de praktijk heb je met concurrerende technieken te maken, zoals geothermie en restwarmte. Per locatie moet worden bekeken wat de meest logische optie is. Wanneer blijkt dat restwarmte van een datacenter ergens praktischer en voordeliger is, zal dat worden verkozen boven aquathermie.”

Nog duur en technisch uitdagend

Ondanks de potentie, wordt aquathermie nog amper ingezet. Schepers: “Het is nu nog een vrij dure technologie en is alleen geschikt voor lage temperatuurwarmtenetten. Daardoor is het alleen energievriendelijk in goed geïsoleerde woningen en gebouwen, voornamelijk nieuwbouw dus. Bij toepassing op grote schaal wordt het natuurlijk goedkoper per gebruiker. Een aquathermiesysteem voor een paar huizen is wel mogelijk, maar erg kostbaar.”

‘Een goede en duurzame warmtebron is één, maar zonder goede infrastructuur is er geen afname.’

In combinatie met andere warmtebronnen

Om stedelijk gebied te verwarmen met aquathermie, zijn behoorlijk wat aanpassingen nodig, met name in het warmtenet. Maar die zijn sowieso noodzakelijk, zegt Schepers, ook bij andere duurzame warmtebronnen. “Het voordeel is dat veel warmtesystemen op elkaar aansluiten. Aquathermie vormt een van de ingrediënten in de mix van duurzame energie- en warmtebronnen.”

Betrokkenheid watersector

Vanwege de directe raakvlakken met water, zijn verschillende partijen uit de watersector nauw betrokken bij de verkenning van aquathermie. “Waterschappen, Rijkswaterstaat en het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat zijn actief bezig met TEO. KWR heeft het onderzoek gedaan naar de potentie van TED. Daar spelen drinkwaterbedrijven natuurlijk ook een belangrijke rol bij. Ik merk veel enthousiasme bij alle partijen.”

Verbetering waterkwaliteit

Want zowel de sector als het milieu is gebaat bij warmteonttrekking, zegt Schepers. “Door stijgende temperaturen warmt oppervlaktewater steeds verder op. Dat zorgt voor microbiologische verontreinigingen, zoals blauwalg deze zomer. Wanneer je de warmte onttrekt, koelt het water af. Dat is gunstig voor de waterkwaliteit. Met de oplossing voor de ene uitdaging van klimaatverandering tackel je dus ook meteen een ander probleem.”

Verder onderzoek effecten

Wel moet je ervoor zorgen dat je geen schade aanricht, vervolgt hij. “Bij het heen en weer pompen van water moet je rekening houden met vissen en ander waterleven. Ook moet je bij stilstaand water niet teveel warmte onttrekken. Dat soort zaken moeten nu verder worden onderzocht.”

Uitdagingen implementatie aquathermie

De belangrijkste uitdaging is de potentie omzetten in concreet gebruik, zegt Schepers tot slot. “De techniek om warmte te halen uit water is er. De bottleneck is om de lage temperatuurwarmtenetten te implementeren bij nieuwbouwprojecten of bestaande nieuwbouw. Een goede en duurzame warmtebron is één, maar zonder goede infrastructuur is er geen afname.”

Aquathermie als koeling 
Behalve warmte kun je met aquathermie ook koude uit water halen. Die koude wordt ’s winters uit het water gehaald om direct op een andere plek of in een warmere periode gebruikt te worden. Waternet heeft sinds 2017 samen met Sanquin Bloedvoorziening een warmtekoude-installatie. De koude die uit het Amsterdamse drinkwater wordt gehaald, gebruikt Sanquin voor de koeling van farmaceutische processen. Door het gebruik van aquathermie in plaats van koelmachines bespaart Sanquin jaarlijks 1100 ton CO2.

 

Deel dit bericht

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *