Aquathermie: duurzaam verwarmen en koelen met water

Grootschalige toepassing aquathermie mogelijk

Om de potentie van aquathermie echt te gaan benutten is het van belang om de techniek grootschalig toe te passen, denk aan een stad of grote delen van een stad. De techniek heeft zich op kleine schaal van enkele huizen tot een kleine wijk bewezen. In de afgelopen vijftig jaar zijn er al ruim honderd aquathermie-installaties succesvol gerealiseerd in Nederland. In de afgelopen twee jaar heeft Deltares in samenwerking met andere partijen kennis en ervaring opgebouwd om de stap naar grootschalige toepassingen mogelijk te maken. Denk aan kennis over potentie, haalbaarheid en impact.

Hoe kansrijk is aquathermie voor een bepaalde wijk, hoe kunnen we de warmteverdeling organiseren? Of wat zijn de effecten op de ecologie en kunnen we hier randvoorwaarden voor opstellen? Deze kennis is voor een groot deel ontwikkeld in het collectief WarmingUP waar ruim veertig partijen uit de hele warmteketen samen werkten aan het ontwikkelen van toepasbare kennis, zodat collectieve warmtesystemen betrouwbaar, duurzaam en betaalbaar zijn voor de warmtetransitie.

In het Nationale Groeifonds programma NieuweWarmteNu! pakken we door, waarbij de focus ligt op leerervaringen in de praktijk, het maken van afwegingen en op valideren van de (beslis)modellen.

De techniek en ervaring voor het ontwikkelen van grootschalige aquathermiesystemen en warmtenetten zijn voorhanden. De uitdaging ligt vooral in de financiële voorwaarden en in de uitvoeringskracht en -capaciteit bij de betrokken partijen. Het aanleggen van warmtenetten is simpelweg duur en ingewikkeld.

Bonne van der Veen, bestuurskundig adviseur bij Deltares

Aquathermie in de praktijk

We zien dat de gemeenten en provincies de mogelijkheden van aquathermie steeds meer omarmen. Voor de gemeenten Almere, Nijmegen en Breda hebben we de mogelijkheden voor aquathermie in beeld gebracht, allemaal vanuit een ander perspectief. Zo onderzochten en ontdekten we voor de gemeente Almere dat de ruim 35.000 nieuwbouwwoningen in hun nieuw te bouwen stadsdeel kunnen worden verwarmd en gekoeld met water.

We hebben samen met de gemeente Almere naar het ontwerp van de wijk gekeken en deze zo ingericht en aangepast waar nodig dat de aquathermiebron goed wordt benut.

Ronald Roosjen, expert energie uit water en bodem bij Deltares

Grootschalige aquathermie met de Waal als duurzame bron is ook voor Nijmegen een realistische optie om de stad met bestaande bouw in de toekomst voor een groot deel te voorzien van warmte. Daarbij is beschouwd of aquathermie de warmtevraag aan kan, of deze warmte in de ondergrond kan worden opgeslagen en of dit ruimtelijk past.

Ook de gemeente Breda wil aquathermie aan zijn energiemix toevoegen. Uit ons onderzoek blijkt dat zo’n 8.000 woningen kunnen worden voorzien van warmte uit de rivier De Mark, die dwars door het centrum van Breda loopt. Op basis van een gecombineerd water- en energieplan hebben we inschatting gemaakt van hoeveel warmte onttrokken kan worden, zonder dat het onderwaterleven daar last van heeft.

Samen met de gemeente Breda en het waterschap Brabantse Delta hebben we een basis gelegd welke stappen je gezamenlijk moet nemen om aquathermie in de totale bronnenmix mee te nemen en hoe dit te realiseren via een ruimtelijke energieplan.

Wat zijn de effecten voor het water- en ecosysteem?

Steeds meer waterschappen denken na over de inzet van aquathermie enerzijds omdat ze vragen en aanvragen krijgen, anderzijds omdat waterbeheerders aquathermie als een kans zien om bij te dragen aan de energietransitie. De temperatuurverandering van het water, het gebruik van waterfilters en de stroming die de techniek veroorzaakt, kunnen invloed hebben op de dieren en planten in het oppervlaktewater. Wat betekent het voor het waterleven is de vraag die waterbeheerders beantwoord willen zien om groen licht te geven voor aquathermiesystemen en vergunningen te verlenen.

Hiervoor heeft Deltares in samen met waterschappen en STOWA speciale tools ontwikkeld waarmee waterschappen de effecten kunnen inschatten, zoals de ‘handreiking modellering koudelozingen’ en het ‘monitoringsplan ecologische effecten thermische energie oppervlaktewater’. Dat geeft de waterbeheerder meer grip op de ecologische effecten, zowel negatief als positief.

Ook kun je met deze tools zien dat je met de ontwerpkeuzen de impact van warmte onttrekken kan beïnvloeden en het zo kan ontwerpen dat dit zo positief mogelijk uitpakt voor het water- en ecosysteem. Kouder water verbetert immers de zuurstofhuishouding en het doorzicht, en verkleint de kans op blauwalg tijdens hete zomers. Ook de circulatie van water en de temperatuurgradiënten door aquathermie kunnen de waterkwaliteit ten goede komen.

Wat is thermische energie uit oppervlaktewater?

Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) is een vorm van aquathermie, een verzamelterm voor duurzaam verwarmen en koelen met water en daarmee één van de alternatieven voor duurzame verwarming uit het Klimaatakkoord. TEO heeft de grootste energetische potentie in Nederland ten op zicht van de andere twee vormen; thermische energie uit afvalwater (TEA) en drinkwater (TED).

TEO maakt gebruik van de temperatuurverschillen van het oppervlaktewater gedurende de seizoenen. Om energie uit oppervlaktewater te benutten, wordt een aantal bestaande technologieën gekoppeld. In de zomer wordt met een warmtewisselaar warmte uit het oppervlaktewater onttrokken. Via een netwerk wordt deze warmte getransporteerd en vervolgens ofwel direct afgenomen of opgeslagen in een WKO-installatie (warmte-en koudeopslag) in de ondergrond.

Deze warmte kan in het koude seizoen worden benut om met behulp van een warmtepomp gebouwen te verwarmen. Deze warmtepomp draait in deze situatie aanzienlijk zuiniger omdat de temperatuur van zo’n warme WKO-bron ongeveer 18 °C is; dat is beduidend hoger dan de temperatuur van het oppervlaktewater of de buitenlucht in de winter.

Waar kunnen wij jou mee helpen?

Met onze expertise van o.a. stromingsprocessen zowel in oppervlaktewater, als rondom in- en uitlaatsystemen, in leidingsystemen en effecten op de ecologie kijken we van detail tot aan het systeemniveau. We helpen gemeenten, provincies, warmteleveranciers, waterbeheerders met:

• Inpassingsvraag, de performance van het systeem en monitoring van de effecten water- en bodemsysteem.
• Inzichtelijk maken van de effecten en risico’s van het inzetten van aquathermie als duurzame bron.
• Kiezen en voorontwerp van TEO-locaties. Technisch en ruimtelijk inzichtelijk maken van grootschalig toepassing van TEO in combinatie met warmtenetten en ondergrondse opslag inclusief CO2-reductie.
• Potentie aquathermie in beeld brengen in relatie tot bestaande bouw of ontwerp nieuwbouw op wijk of stadsniveau en inzet van aquathermiebronnen.
• Impact van TEO-systemen op de ecologie inzichtelijk maken middels numerieke modellering of (advies opzet) monitoring of een combinatie van beiden.
• Afwegingen maken voor het inzetten van aquathermie in een bronnenmix.
• Afwegingen te maken die de warmtetransitie helpt zonder het water- en bodemsysteem over te belasten.
• Aanpak waterenergieplan.