Oppervlaktewater als bron van energie

Hoe werkt aquathermie?

Als we het over aquathermie hebben, bedoelen we meestal ‘thermische energie uit oppervlaktewater’ (TEO). In Nederland hebben we veel plassen, meren en ander oppervlaktewater. Dat water is in de winter een stuk kouder dan in de zomer. Aquathermie maakt op een slimme manier gebruik van die verschillen in temperatuur. In de zomer halen we relatief warm water uit een plas of meer. Dat water slaan we onder de grond op. Zo’n opslagsysteem heet een warmte- en koudeopslag (wko). We kunnen water opslaan voor één gebouw en zelfs voor één woning. Het systeem bestaat dan uit een buizenstelsel, een gesloten wko. Het water in het buizenstelsel geeft in de zomer warmte af aan een ‘aquifer’, dat is een diepe, watervoerende grondlaag. In de winter geeft deze grondlaag de warmte weer af aan het water dat door de buizen wordt gepompt. Bij een gesloten wko slaan we in de diepere grondlagen geen water op, maar alleen warmte. Bij grotere aquathermie-projecten gebruiken we meestal een open wko. Daarmee slaan we in de zomer grote hoeveelheden warm oppervlaktewater op in diepere bodemlagen. Zo’n opslagplaats voor warm water noemen we de ‘warme bron’. De bodem isoleert het water daar zo goed, dat de temperatuur van het water relatief hoog blijft. In de winter pompen we het warme grondwater weer naar boven. Daar gebruiken we het om woningen en andere gebouwen mee te verwarmen. Het afgekoelde water wordt teruggepompt in de bodem, maar deze keer naar een opslagplaats voor relatief koud water: de ‘koude bron’. Dat water wordt niet in de winter gebruikt, maar juist in de zomer - om op een duurzame manier te koelen.

Bron: ECW

Aquathermie en de warmtepomp

Als we aquathermie gebruiken om woningen te verwarmen, slaan we dus relatief warm water in de zomer op in de bodem. In de winter pompen we dat water weer naar boven. De temperatuur van dat water is nog niet hoog genoeg. We hebben een warmtepomp nodig om die temperatuur verder op te waarderen. Aquathermie is vooral geschikt in combinatie met een verwarmingssysteem op lage temperatuur (35-45 graden) of middentemperatuur (45 tot 70 graden). Voor water dat moet worden opgewarmd tot 70 of 80 graden (de afgiftetemperatuur van de traditionele cv-ketel) is aquathermie financieel minder interessant, maar ook dat is in de toekomst niet uitgesloten. Voor de meeste warmtepompen geldt dat ze alleen geschikt zijn voor lage temperaturen, al wordt er ook gewerkt aan een hoge-temperatuurwarmtepomp.

Aquathermie in de Sloterplas

In Nederland laat Vattenfall, een van de grootste energieleveranciers van Europa, de mogelijkheid onderzoeken om een aquathermie-project te ontwikkelen bij de Sloterplas, een grote recreatieplas in Amsterdam. In theorie biedt de plas veel kansen om warmte te winnen. Vattenfall onderzoekt samen met de gemeente Amsterdam en Waternet (verantwoordelijk voor de waterkwaliteit) of er ook in de praktijk een goed en betaalbaar aquathermie-systeem mogelijk is. Jan David Endtz is Project Manager Grid Construction & Operations bij Vattenfall. Hij houdt zich met name bezig met het ontwikkelen van duurzame warmtebronnen en is nauw betrokken bij het project in Amsterdam. Endtz: “Met het warme water dat we uit de Sloterplas pompen en in de bodem opslaan, hebben we verschillende mogelijkheden. We kunnen het gebruiken om een bestaand warmtenet te voorzien van warmte, maar we kunnen het ook gebruiken voor een warmtenet voor een nieuwbouwwijk of het aardgasvrij maken van een bestaande wijk. Ook het verhogen van de temperatuur kan op verschillende manieren gebeuren. We kunnen dat doen met één collectieve warmtepomp, maar we kunnen het warme water dat we uit de bodem oppompen ook door een bronnet laten stromen. Het verwarmen van het water gebeurt dan door individuele warmtepompen in de huizen zelf. Bij de Sloterplas wordt nu een haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd. Dat betekent dat de verschillende mogelijkheden worden bekeken.”

Is aquathermie een realistische duurzame oplossing?

Als we naar de technische mogelijkheden kijken, is aquathermie zonder meer een veelbelovende techniek. Het onttrekken van warmte aan het oppervlaktewater veroorzaakt geen uitstoot van CO2. Voor het verhogen van de temperatuur is elektriciteit nodig. Als daar grotendeels groene stroom voor wordt gebruikt, kan ook daarbij de CO2-uitstoot meevallen. Deskundigen zijn het erover eens dat TEO een rol van betekenis kan spelen in onze energievoorziening. De Unie van Waterschappen gaat ervan uit dat aquathermie in de toekomst kan voldoen aan 12% van de vraag naar warmte en 54% van de vraag naar koeling. Of aquathermie uiteindelijk ook betaalbaar blijkt, is een heel andere vraag.

Aquathermie kan goed zijn voor de waterkwaliteit

Als we aquathermie toepassen, kan dat in sommige gevallen een gunstig effect hebben op de waterkwaliteit. Tijdens broeierige zomers warmt het Nederlandse oppervlaktewater op en hebben we steeds vaker te maken met botulisme en de groei van blauwalgen. Door warmte aan het water te onttrekken, daalt de temperatuur van het water. Dat kan helpen bij de bestrijding van zulke problemen. Daarnaast kan er stroming ontstaan in stilstaand water en ook dat komt de kwaliteit van het water vaak ten goede.

Aquathermie: klaar voor de start?

Voor de energietransitie zijn we op zoek naar zoveel mogelijk verschillende technieken. Als we hele straten of wijken duurzaam willen verwarmen, is aquathermie op dit moment qua kosten en CO2-reductie nog niet de optie die als eerste in aanmerking komt. Daarvoor is het systeem nog niet ver genoeg ontwikkeld.

Zorgen over aquathermie

Aquathermie lijkt op de lange termijn bij te kunnen dragen aan een duurzame samenleving. Daar staat tegenover dat er ook organisaties zijn die zich zorgen maken over het boren naar warme en koude bronnen in de bodem. Met name drinkwaterbedrijven zien liever niet dat er boringen plaatsvinden in gebieden waar zij drinkwater winnen. De komende jaren zal daarom ook de politiek zich nog moeten buiten over de kansen en risico’s van aquathermie.

Verduurzaam uw huis nu!