Gebouwgebonden: Isolatie | Bio-ketel | Elektrische ketel | Elektrische warmtepomp | Hybride warmtepomp | Infrarood panelen || Energiebronnen & -dragers: Aquathermie | Zonnewarmte | Aardwarmte | Warmte-Koude-Opslag (WKO) | Faseveranderingsmaterialen (PCM) | Groengas | Waterstof | Warmtekrachtkoppeling (WKK) | Restwarmte | Warmtenetten | Bio-energie voor collectieve verwarming || Overzicht
Wat is het?
Waar is het geschikt?
Hoe duurzaam is het?
Betrokken partijen
Stand van de techniek
Voorbeeldprojecten
Wat is het?
Aquathermie is het gebruiken van warmte en koude uit oppervlaktewater, afvalwater of drinkwater om gebouwen te verwarmen of te koelen.
Vormen van aquathermie
- De verschillende vormen van aquathermie zijn thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), uit afvalwater (TEA) of uit drinkwater (TED):
- Bij warmte uit oppervlaktewater (TEO) haal je in de zomer warmte uit het oppervlaktewater met een warmtewisselaar. Deze warmte sla je in de bodem op, voor gebruik in de winter. Een warmtepomp zorgt ervoor dat de warmte op voldoende hoge temperatuur aan gebouwen wordt geleverd voor verwarming en warm tapwater. In veel gevallen kun je ook ‘s zomers koelen met de winterkoude. Die sla je dan in de winter op in de bodem. Voor meer informatie, zie Warmte-Koude-Opslag (WKO).
Bij warmte uit afvalwater van een waterzuivering (TEA) of drinkwater (TED) is er niet altijd een WKO nodig.
Warmtenet met collectieve of individuele warmtepompen
Als meerdere gebouwen aangesloten zijn, wordt er een warmtenet gebruikt. Er kan daarbij gekozen worden om het water naar de benodigde temperatuur te verwarmen door middel van een collectieve warmtepomp of door middel van een individuele warmtepompen.
Een collectieve warmtepomp verwarmt het water dan tot een temperatuur die geschikt is om ruimten te verwarmen en soms zelfs tot een geschikte temperatuur voor warm tapwater. Bij een lagetemperatuurwarmtenet (40 à 50 °C) is het rendement van aquathermie hoog en verbruikt de warmtepomp relatief weinig elektriciteit. Bij een middentemperatuurwarmtenet (70 °C) is het rendement lager en neemt het elektriciteitsverbruik toe. Bij nog hogere temperaturen wordt het energetisch rendement te laag en is een project financieel niet meer rendabel. Bij een grote piekvraag (bij strenge vorst) wordt meestal bijgestookt met een andere warmtebron, bijvoorbeeld een gas- of biomassaketel.
Er bestaan ook aquathermieprojecten die individuele warmtepompen gebruiken. Er stroomt dan water via een bronnet met een zeer lage temperatuur (10 tot 20 °C) naar de woningen. Dit heet een bronnet omdat het warmtenet de temperatuur van de bron heeft. Elke woning heeft een eigen warmtepomp die het water verwarmt tot een geschikte temperatuur voor ruimteverwarming.
Maatwerk
Een aquathermieproject is altijd maatwerk. De uitvoering is afhankelijk van het type en mate van isolatie van gebouwen, warmte- en eventueel koudevraag, de waterbron(nen) en eventuele andere bronnen, en de mogelijkheden vanarmteopslag. De beslisboom en rapportage van STOWA helpen je bij de afwegingen. Ook vanuit Warming-Up is meer informatie over verschillende configuraties voor aquathermie beschikbaar.
Header text
Waar is het geschikt?
Omdat het leggen van buizen in de grond duur is, mag de bron van aquathermie niet te ver van de gebruikers af liggen. Voor een klein project (bijvoorbeeld een kantoor) is dit maximaal een paar honderd meter, voor een groot project (meer dan 10.000 woningen) maximaal enkele kilometers. Als er een WKO wordt gebruikt, moet de bodem daarvoor geschikt zijn (zie Warmte-Koude-Opslag (WKO)).
Voor een rendabel project zijn minimaal 50 woningen nodig en een minimale bebouwingsdichtheid van circa 20 woningen per hectare. Voor een lagetemperatuurwarmtenet (circa 40 °C) moeten de woningen goed geïsoleerd zijn (minimaal schillabel B) en is een lagetemperatuurafgiftesysteem nodig. Bij een middentemperatuurwarmtenet (circa 70 °C) gelden minder hoge eisen voor de isolatie en zijn de al aanwezige radiatoren meestal voldoende. De ‘standaard voor woningisolatie’ is gebaseerd op een aanvoertemperatuur van 70 °C voor vooroorlogse woningen en 50 °C voor naoorlogse woningen.
Samengevat zijn de volgende factoren belangrijk voor de financiële en technische haalbaarheid van aquathermie:
- In de buurt van de warmtebron
- De mogelijkheid van warmteopslag
- Voldoende bebouwingsdichtheid
- De hoeveelheid warmte die de gebouwen nodig hebben en de mate van isolatie (isolatiegraad)
Hoe duurzaam is het?
CO2-reductie
Als je warmte aan een waterbron onttrekt, dan veroorzaakt dat geen CO2-uitstoot. De warmtepomp verbruikt elektriciteit. Die komt nu nog grotendeels uit fossiele bronnen. Als – zoals afgesproken in het Klimaatakkoord – in 2030 80% van de elektriciteit uit duurzame bronnen komt, dan is de CO2-uitstoot van aquathermie nog maar zeer beperkt.
De bronnen van aquathermie worden direct of indirect door de zon en de omgeving opgewarmd en zijn hernieuwbaar. Als de warmte een bijproduct is van een waterzuivering, bijvoorbeeld bij een fabriek, dan is het restwarmte.
Andere belangrijke duurzaamheidsaspecten
Het koelen van het oppervlaktewater in de zomer kan een positief effect hebben op de waterkwaliteit en kan leiden tot minder algenbloei (blauwalg) en botulisme. Daarnaast kan vooral in stedelijk gebied koeler oppervlaktewater hittestress helpen tegengaan. Soms komt er stroming in stilstaand water, en dat is eveneens gunstig voor de waterkwaliteit.
Of er nog meer ecologische gevolgen zijn wordt nog onderzocht. De verwachting is dat er voor het watersysteem in de meeste gevallen geen ecologische gevolgen zijn. Lokaal, waar het geloosde water kouder is dan het ontvangende water, kunnen er wel ecologische effecten zijn. Die zullen worden meegenomen in de vergunningseisen. Die eisen variëren met de omvang van het water waarop geloosd wordt. De eisen aan de temperatuur van lozing op het oppervlaktewater worden nog uitgewerkt. Een eerste handvat is uitgewerkt in het rapport van STOWA ‘kader voor vergunningverlening koudelozingen 1.0‘
Betrokken partijen
Gebouweigenaar
Als er levering is via een warmtenet, betekent het voor de eigenaren/bewoners een aansluiting op zo’n net. Dit betekent dat de cv-ketel wordt vervangen door een afleverset. Bij een middentemperatuurwarmtenet (circa 70 °C) is basisisolatie voldoende. Als er een lagetemperatuurwarmtenet is (40-50 °C), zal de eigenaar een apart systeem voor warm tapwater moeten installeren. Ook moet hij of zij investeren in het warmteafgiftesysteem, bijvoorbeeld in lagetemperatuurradiatoren of vloerverwarming. Bij aansluiting op een zeer lagetemperatuurwarmtenet (circa 20°C) is daarnaast ruimte nodig voor een individuele warmtepomp. Aansluiten op een warmtenet betekent ook aanpassingen in de woning. Dat kan bij collectief beheerde woningen (dus bijvoorbeeld bij woningcorporaties) het beste tegelijk met grote renovaties worden gepland.
Exploitant warmtenet
Er is een exploitant nodig voor de aquathermievoorziening, de WKO en het warmtenet. Een exploitant zal kijken of er een rendabele businesscase is voor een aquathermieproject gecombineerd met het warmtenet. Dat kan een bestaand warmtebedrijf zijn, een lokale energiecoöperatie of een andere, nieuwe partij. Het kan ook de gemeente zijn in samenwerking met zo’n partij. Het ontwerp van het project heeft veel invloed op het elektriciteitsgebruik van de warmtepomp en daarmee op de exploitatiekosten. Het is daarom nodig dat er voldoende expertise is bij de exploitant om het ontwerp te maken.
Gemeente
De aanleg van een warmtenet en de aquathermievoorziening vraagt om ruimte, zowel boven- als ondergronds. Daarnaast is er een exploitant nodig. Vaak zal de gemeente daarbij een coördinerende rol spelen. De gemeente zal een rol spelen bij het vinden of aanwijzen van een exploitant en kan rekening houden met andere werkzaamheden in de ondergrond.
Stand van de techniek
Huidige toepassing
In het voorjaar van 2019 is er een Green Deal Aquathermie gesloten. Daarin hebben partijen met elkaar afspraken gemaakt over benutting van aquathermie voor de gebouwde omgeving. Bij het Netwerk Aquathermie (dat de uitvoering doet van de Green Deal Aquathermie) zijn zo’n 65 gerealiseerde toepassingen van aquathermie in beeld (stand januari 2020). Met het oog op de doelen uit het Klimaatakkoord moet de techniek rijp worden gemaakt voor opschaling. Zo zijn er nog weinig aquathermieprojecten die bestaande woningen via een warmtenet van warmte voorzien. Er zijn verder al zeker 2.000 WKO-systemen. Daarmee is met een belangrijk onderdeel van aquathermie al veel ervaring.
Verwachte ontwikkelingen
De warmtepomp kan nog verbeteren in prestatie. Ook warmteopslag bij hogere temperatuur dan nu in de bodem is toegestaan, kan het rendement verhogen. Integratie met andere warmtebronnen in grotere warmtenetten is in de onderzoeksfase. Datzelfde geldt voor grootschalige, kostenefficiënte aanleg van de benodigde warmtenetten. De WKO kan worden vervangen door een andere vorm van warmteopslag.
In grote steden kunnen in de toekomst grotere geavanceerde warmtenetten liggen met voorzieningen voor warmte- en koudeopslag. Ze worden gevoed door meerdere warmtebronnen, waaronder aquathermie. In kleinere kernen zijn eenvoudiger warmtenetten denkbaar, mogelijk met aquathermie als enige warmtebron.
Voorbeeldprojecten
- De Unie van waterschappen heeft een publicatie met 13 voorbeeldprojecten van thermische energie uit oppervlaktewater (TEO).
- STOWA heeft een publicatie met 11 voorbeeldprojecten van thermische energie uit afvalwater.
- In de door Task Force Warmtetransitie met een warmtevoucher gefinancierde haalbaarheidsstudies in Zevenaar en Nijmegen zijn (ook) de mogelijkheden van aquathermie onderzocht.