Riothermie: warmteterugwinning uit rioolwater
Bij Riothermie wordt warmte uit rioolwater teruggewonnen. Die warmte kun je bij een warmtepomp gebruiken om ruimtes of tapwater te verwarmen. In het buitenland wordt deze techniek al langer gebruikt. Ook in Nederland ontgroeit de ontwikkeling inmiddels de kinderschoenen. In Goes is inmiddels het eerste riothermieproject voor woningbouw opgeleverd.
Buitenlucht, bodemwarmte ennn riothermie
Buitenlucht en bodemwarmte zijn bekende bronsystemen voor warmtepompen. Andere warmtedragers zijn echter in opmars; ook oppervlaktewater, industriële restwarmte en zelfs koemelk worden als bron ingezet. Een relatief nieuw alternatief is riothermie, waarbij een warmtepomp warmte uit rioolwater als bron gebruikt.
Onderzoek naar haalbaarheid riothermie
De gemiddelde temperatuur van rioolwater bedraagt in de winter ongeveer 8 tot 10 °C, en in de zomer 20 tot 25 °C, ruim voldoende om een warmtepomp te voeden. In het buitenland wordt de techniek al op redelijk grote schaal toegepast, en de afgelopen jaren hebben marktpartijen als KWR Watercycle, Royal Haskoning en advies- en ingenieursbureau Tauw Groep verschillende studies uitgevoerd om de haalbaarheid in Nederland in kaart te brengen. De resultaten daarvan vertalen zich inmiddels naar de praktijk. Vorig jaar werden een school en een zwembad op riothermie aangesloten, en inmiddels heeft Goes de primeur van het eerste middels riothermie verwarmde en gekoelde appartementencomplex.
Hoge investeringskosten riothermie
In landen als Duitsland en Zwitserland wordt riothermie al ruim vijftien jaar toegepast. Dat Nederland hierbij achterloopt, heeft verschillende redenen, vertelt Barry Meddeler, energieconsultant bij ingenieursbureau Tauw Groep. “Een technische reden is dat het riool in andere landen meer ‘vrij verval’ heeft. Daardoor stroomt het water sneller en slaat er minder vuil neer, waardoor er een betere warmteoverdracht is. Bovendien worden woningen in Nederland direct op de hoofdbuis aangesloten, terwijl in het buitenland vaak een verzamelpunt wordt gebruikt, wat de mogelijkheden verruimt.” Er is echter ook een economische factor in het spel, vertelt hij. “Nederland heeft een uitgebreide aardgasinfrastructuur en CV-ketels zijn erg goedkoop. Door de relatief hoge investeringskosten van riothermie was het jarenlang heel lastig om hiertegen te concurreren. De overheidsdoelstelling om afscheid te nemen van fossiele energiedragers verandert het speelveld, waardoor riothermie nu kansen krijgt”.
Terugverdientijd zorgt voor ‘gezonde business case’
Tauw pakt die kansen met beide handen aan, vertelt Meddeler. Het ingenieursbureau heeft inmiddels twee projecten gerealiseerd, en een paar projecten in voorbereiding. “We hebben een aparte B.V. opgericht om in riothermie te investeren. We hebben de kennis, weten welke installateurs er ervaring mee hebben, en dragen de risico’s doordat we als energieleverancier optreden en garanties afgeven.” Volgens Meddeler gaat Tauw bij riothermieprojecten uit van een gemiddelde terugverdientijd van 8 tot 10 jaar. “Daarmee hebben we een gezonde business case; bij deze installaties mag je uitgaan van een economische levensduur van minimaal 20 jaar”. Zeker bij zwembaden kan riothermie interessant zijn, legt Meddeler uit: “Het zijn gebouwen die zowel ’s zomers als ’s winters een grote warmtevraag hebben en waarbij sprake is van slechts een afgiftepunt. Daardoor kan riothermie bij zulke gebouwen economisch erg interessanter zijn.” Dat neemt niet weg dat Tauw ook onderzoek doet naar mogelijkheden in de woningbouw. Daarbij lenen met name compacte appartementengebouwen zich ervoor: “De toepassing van een collectieve warmtepomp zorgt voor schaal- en investeringsvoordelen, en biedt bovendien de mogelijkheid om collectief elektriciteit in te kopen”
Riothermie in plaats van bodemwisselaars
Zo’n compact appartementencomplex is onlangs opgeleverd in Goes, bij een project waar Tauw zelf overigens niet bij is betrokken. Aan het Hollandiaplein in deze stad zijn 60 appartementen gebouwd die als eerste woningen in Nederland worden verwarmd en gekoeld middels riothermie. Opdrachtgevers zijn woningcorporatie RWS en de gemeente Goes. Bureau Marsaki is ingeschakeld voor projectmanagement en duurzaamheidsadvies, en Croonwolter&dros realiseert er de warmteopwekking en -afgifte. “In de allereerste plannen is hier uitgegaan van verticale bodemwisselaars” vertelt Mark de Bruijne, systeemengineer bij Croonwolter&dros, “maar tijdens de aanbesteding bleek dit niet haalbaar binnen het gestelde budget. Samen met adviseur Huygen Installatie Advies zocht de gemeente vervolgens een duurzaam alternatief, en daarbij kwam men op uit op riothermie. Wij wonnen de daaropvolgende aanbesteding. Door het oorspronkelijke, door Huygen opgestelde principeschema voor de installatie te vereenvoudigen, kwamen we tot een overzichtelijk ontwerp dat binnen budget bleef.”
RVS-plaat als warmtewisselaar
Doordat het riool op deze locatie toch al moest worden vervangen, bleven ook de meerkosten voor de nieuwe, speciale riothermiebuizen beperkt. Inmiddels is 30 meter aan nieuwe riolering geplaatst, waarbij een rvs-plaat op de bodem van de rioolbuizen fungeert als warmtewisselaar. Hij draagt de warmte van het rioolwater over aan een vloeistof die door in de rioolbuis gegoten leidingen loopt (zie foto hiernaast). De warmte wordt door die vloeistof naar een technische ruimte getransporteerd, en er als bron gebruikt door een collectieve water/water-warmtepomp van Aermec, met een verwarmingsvermogen van 106 kilowatt. Deze warmtepomp zorgt voor klimaatverwarming en warm tapwater, en kan de woningen ook actief koelen als het rioolwater te warm is om in passieve koeling te voorzien.
CV-ketels als back-up
“Overigens is dit geen ‘all electric’-project”, legt Mark de Bruijne uit. “Er zijn ook CV-ketels geïnstalleerd die bij een piekvraag op koude winterdagen kunnen bijspringen. Er is zelfs genoeg CV-vermogen om in geval van nood de volledige warmtevraag te kunnen dekken. Daar is bewust voor gekozen. Er zijn studies verricht naar het vermogen van riothermie, en uiteraard is alles voor dit project goed doorberekend. Maar de techniek wordt nu voor het eerst in Nederland op deze manier toegepast, er zijn dus geen praktijkvoorbeelden die aantonen hoe het precies in de praktijk uitpakt. Mocht het riothermiesysteem om welke reden dan ook minder vermogen leveren dan verwacht, dan zorgen de CV-ketels ervoor dat de bewoners daar geen last van hebben. We gaan er echter vanuit dat de gasinstallatie minimaal zal worden aangesproken, en hebben er alle vertrouwen in dat dit project een succes wordt.”
School in IJmuiden
Een van de inmiddels gerealiseerde riothermieprojecten die door Tauw Groep zijn begeleid, betreft het Vellesan College in IJmuiden, de eerste Nederlandse school die gebruikmaakt van warmte en koude uit het riool. Doordat de school geen airconditioning heeft, werden de schoollokalen in de zomer veel te warm. Door het bestaande klimaatsysteem van de school aan te sluiten op riothermie is dit probleem sinds vorig jaar zomer opgelost. Daarnaast wordt het gebouw nu gasloos verwarmd, waardoor naar schatting 23 ton CO2 wordt bespaard, ongeveer gelijk aan het gasgebruik van negen huishoudens.