07 Omslag-200
Oktober 2018

Aquathermie duikt steeds vaker op

Oppervlaktewater als thermische energiebron

EW-600x400Inlaatconstructie van een EOW-systeem onder een houten steiger in Haarlem.

Op weg naar een circulaire economie verschuift de focus bij energiewinning naar duurzame energie. Bekende vormen zijn zonne-energie, windenergie, waterkracht en geothermie, maar de keuze is uitgebreider. Zo is een andere manier om op milieuvriendelijke wijze doorlopend energie te produceren, het onttrekken van energie uit oppervlaktewater.

Energie uit oppervlaktewater (EOW) - ook wel bekend onder de termen Thermische Energie uit Oppervlaktewater (TEO) en aquathermie - benut de thermische energie die zich in water bevindt. Installaties onttrekken en zuiveren het water, waarna de warmte en koude die zich in de ondiepe en diepere lagen van het water bevinden aan het water worden onttrokken. De warmte die de EOW-installaties winnen, wordt vervolgens ingezet om gebouwen of woningen te verwarmen. De koude uit het oppervlaktewater leent zich ook goed voor het koelen van ruimtes. De installaties die voor EOW worden gebruikt, zijn relatief eenvoudig; zij winnen de warmte en koude uit het oppervlaktewater met behulp van onder andere pompen, filters en een warmtewisselaar.

Combinatie met WKO

Het concept van EOW is niet nieuw; energiecentrales maken al veel langer gebruik van zeewater als koelwater. Warmtewisselaars dragen daarbij de warmte uit het proceswater over aan het zeewater om te koelen. Het opgewarmde zeewater wordt vervolgens terug naar zee gepompt, waarbij het in sommige gevallen eerst afgekoeld wordt met ‘vers’ zeewater. De hedendaagse toepassing van EOW ziet er anders uit. ‘De meeste EOW-systemen worden gecombineerd met warmte-koudeopslagsystemen (WKO-installaties)’, aldus Hans Biemond, energy concept developer bij adviesbureau IF Technology.

Energiewinning uit oppervlaktewater kan voorzien in 12 procent van de totale warmtevraag

‘Een WKO-systeem slaat energie op in de bodem in de vorm van warmte of koude. De opgeslagen warmte en koude gebruikt men vervolgens om het klimaat in aangeslo
ten gebouwen te regelen – net als bij EOW. De reden dat EOW vaak in combinatie met een WKO-systeem wordt toegepast, is dat eigenaren van een WKO-systeem meestal te maken hebben met onbalans in het systeem. Sommige gebouwen vragen veel koeling en creëren daarmee een warmteoverschot in de bodem. Andere gebouwen vragen juist veel warmte waardoor een bodemzijdig koudeoverschot ontstaat. Met behulp van een EOW-systeem is het mogelijk om die onbalans op een efficiënte wijze weg te werken.

Volop potentie

EOW heeft de potentie om in Nederland een grote rol van betekenis te spelen binnen een circulaire economie. Uit onderzoek van IF Technology blijkt dat energiewinning uit oppervlaktewater kan voorzien in 12 procent van de totale warmtevraag en 54 procent van de totale koudevraag in Nederland. ‘Die percentages zijn het economisch winbaar potentieel’, licht Biemond toe, want het technisch potentieel is nog vele malen hoger. Biemond noemt de factoren die bepalen in hoeverre EOW in financieel opzicht gunstig is om een gebouw te verwarmen en koelen. ‘De belangrijkste randvoorwaarde is natuurlijk de nabijheid van oppervlaktewater. Een installatie in een kanaal op een industrieterrein is bijvoorbeeld goedkoper dan een installatie in uiterwaarden met grote peilverschillen en leidinglengtes. Een tweede belangrijke factor is de geschiktheid van de ondergrond om energie in op te slaan. Die opslag is een enorm belangrijke schakel in de energiewinning en levering.’ In het onderzoek bracht IF Technology in samenwerking met het onderzoeksinstituut Deltares gedetailleerd in kaart hoe geschikt de oppervlakte in verschillende gebieden van Nederland is voor de toepassing van EOW. Biemond: ‘Voor het onderzoek deelden we Nederland op in tegeltjes van 100 bij 100 meter. Aan de hand van verschillende factoren brachten we vervolgens per gebied in kaart hoe geschikt elk oppervlakte is voor EOW. De percentages van 12 en 54 procent zijn op die manier realistische cijfers van in hoeverre EOW kan voorzien in de invulling van de totale thermische vraag van de bebouwde omgeving.’

Onbekend maakt onbemind

Hoewel energiewinning uit oppervlaktewater een duurzame bron van energie is met grote potentie, wordt EOW momenteel nog niet op grote schaal toegepast in Nederland. ‘Dit komt deels omdat EOW nog vrij onbekend is bij het grote publiek’, zegt Michael Nandkoemarsing, accountmanager van leverancier van watertechnologie Xylem. Als mensen iets niet kennen, dan gebruiken ze het liever niet, terwijl een EOW-installatie op zichzelf vrij eenvoudig is. Samen met IF Technology en specialist in watertechniek Turbin proberen we deze duurzame manier van energieopwekking daarom bekender te maken. Hiervoor organiseren we seminars op ons kantoor, maar we grijpen ook de kans aan om EOW onder de aandacht te brengen op beurzen en andere events.’ Naast het feit dat veel installateurs, maar ook ontwikkelaars en gebouweigenaren, nog niet goed bekend zijn met het fenomeen EOW, is er nog een aantal andere factoren dat wijdverbreide toepassing van EOW-installaties in de weg staat. Zo moet de energiewinning uit oppervlaktewater volgens Biemond voor grootschalige toepassing laagdrempeliger worden, zodat het voor kleinere partijen gemakkelijker is om een EOW-systeem aan te bieden. 'Daarvoor is standaardisatie nodig', meent hij. 'De EOW-projecten die tot nu toe zijn uitgevoerd zijn allemaal maatwerk, waardoor het bij kleine projecten toch erg duur wordt. Met Xylem en Turbin werken we nu hard aan EOW-installaties die meer als standaardwerk te realiseren zijn. Meer onderzoek en ervaring is nodig om te weten wat de beste manier is om een EOW-project in de praktijk toe te passen. Het moet iets worden dat je bij een leverancier van de plank kan trekken om het direct toe te passen. Veel kleine projecten hebben namelijk niet de tijd, ruimte en het geld om maatwerk toe te passen.’

Brede toepassingsmogelijkheden

Energiewinning uit oppervlaktewater is nog geen wijdverspreid toegepaste bron van duurzame energie, maar in Nederland zijn al wel een aantal projecten met EOW gerealiseerd. ‘EOW is vrij breed inzetbaar’, geeft Nandkoemarsing aan. ‘Het is een techniek die we in de industriële sector, utiliteitssector en de woningsector kunnen inzetten. In kantoorpanden en woonwijken liggen de meest voor de hand liggende toepassingsmogelijkheden, maar je kunt ook denken aan het verwarmen en koelen van zwembaden en sportcomplexen.’ Volgens Nandkoemarsing wordt EOW binnen de industriële sector vooral toegepast bij de levering van koelwater voor de koeltoren of de koeling van het pand. Voor de utiliteitssector werkte de accountmanager mee aan een aantal opdrachten waarbij Xylem EOW-toepassingen aanleverde op productniveau.
‘Een mooi voorbeeld van de implementatie van een EOW-systeem binnen de utiliteitssector is het nieuwe gerechtsgebouw in Breda. Daar wordt koud water uit de Mark onttrokken om in de zomer het gebouw te koelen. EOW is daarnaast ook goed inzetbaar binnen de woningbouw. Op dit moment hebben we een project lopen in Leuven (België) waarbij een appartementencomplex van tachtig woningen gebruik gaat maken van thermische energie uit oppervlaktewater.’
Zowel Biemond als Nandkoemarsing werken eraan om EOW in de toekomst vaker toegepast te krijgen. ‘De groeipotentie is er’, aldus Biemond. ‘Met het oog op het verduurzamen van onze energiehuishouding is het dus zaak om deze schone energiebron meer te gaan gebruiken.’ <

Tekst: Leo Hoekstra
Fotografie: Industrie

EW_600x400Schematische weergave van het principe van EOW.

Wetgeving omtrent EOW

Op het moment dat een opdrachtgever een EOW-systeem wil aanleggen, is er een aantal zaken waarmee hij rekening moet houden. 'Allereerst heb je een vergunning nodig voor activiteiten die vallen onder de Waterwet', geeft Hans Biemond, energy concept developer bij IF Technology, aan. 'De waterbeheerder toetst dan of de effecten van de installatie op het oppervlaktewater toelaatbaar zijn. Op het moment van aanvragen moet de aanvrager aangeven hoeveel warmte en koude hij gaat onttrekken en 'lozen'. Vaak eist de waterbeheerder dat de beheerder van het systeem hier rapportages voor aanlevert. Soms komt daar de eis bij om jaarlijks een monster te nemen om de waterkwaliteit te meten. Omdat je iets bijbouwt, moet je in bepaalde gevallen ook een omgevingsvergunning aanvragen. Als een EOW-installatie in een vaarweg of een rivier komt, gelden daar speciale voorschriften voor, omdat je dan te maken hebt met vaarverkeer en doorstromend water. Daarnaast zijn er extra eisen als een EOW-systeem een waterkering, zoals een dijk, dam of haven passeert. De aanvrager moet dan garanderen dat de installatie de functie van zo'n waterkering niet schaadt.'

Warmte uit de stadsgracht

Voor Woningstichting Wageningen ontwierpen en ontwikkelden IF Technology en Xylem een innovatief energiesysteem dat zomers warmte uit de stadsgracht haalt en opslaat. ’s Winters wordt deze warmte gebruikt om Woon-en zorgcentrum Torckdael te verwarmen. De innovatieve combinatie zorgt voor een flinke besparing op investeringskosten en geeft het verwarmingssysteem een 25 procent beter rendement dan traditionele warmtepompsystemen. Torckdael bespaart zo jaarlijks ongeveer 119.000 m³ aardgasequivalenten wat leidt tot een jaarlijkse emissiereductie van 205 ton CO2 en 270 kg NOx.

Waterbeheer en duurzame energiewinning in één

Het primaire doel van EOW-systemen is het winnen van energie. Maar dit houdt in dat je water eerst moet verpompen en zuiveren. Hierdoor is het mogelijk om twee functies in één installatie te combineren. Biemond: ‘Tijdens de aanleg van een EOW-installatie in de Amersfoortse nieuwbouwwijk  Vathorst zagen we dat er door de vele woningen een tekort aan warmte bij het bestaande WKO- systeem was. Met de aanleg van een EOW-installatie wilden we dit tekort aanvullen. Het EOW-systeem pompt water naar een hoger gelegen plek, iets wat normaal gesproken door een gemaal wordt gedaan. Het systeem krijgt zo dus een dubbelfunctie: duurzame energiewinning én waterbeheer. In periodes van grote hitte zorgt een EOW-systeem daarnaast via afkoeling en beweging van het oppervlaktewater voor een verbetering van de waterkwaliteit. We zetten er daarom op in om bij zoveel mogelijk projecten deze dubbelfunctie te kunnen vervullen.’