September 2020

Buikslotermeer straks verwarmd door riothermie

Technisch is riothermie niet de grootste uitdaging, organisatorisch en juridisch veel meer. Want hoe zorg je ervoor dat de verantwoordelijkheden goed worden afgedekt en het interessant blijft voor het waterbedrijf, de warmteleverancier, woningcorporatie én de eindgebruikers? Naast de technische aspecten onderzoeken Waternet, Firan en Woonstichting De Key dat nu voor de bijna negenhonderd woningen in de wijk Buikslotermeer in Amsterdam-Noord. Dit najaar wordt besloten wie welk mandaat waarvoor krijgt.

Sinds een aantal jaar mag de aquatische drieling ted, teo en tea zich in steeds meer belangstelling verheugen. ted (thermische energie uit drinkwater), teo (thermische energie uit oppervlaktewater) en hun iets jongere zusje tea (thermische energie uit afvalwater) zijn typische lage-temperatuuroplossingen voor de gebouwde omgeving waarmee aardgasvrij wonen binnen bereik kan komen. Uit water van de omgeving halen ze 5 tot ruim 20 °C aan thermische energie. Die warmte gaat direct of via een wko-installatie het bronnet in. Het bronnet distribueert die warmte vervolgens naar de gebouwen waar warmtepompen de aanvoertemperatuur tot 70 °C voor ruimteverwarming en warm tapwater opkrikken. Tot voor kort hebben alleen verschillende zwembaden, zoals in Urk, Raalte en Rosmalen, daadwerkelijk riothermie toegepast. Die keuze, hoewel vooruitstrevend, lag eigenlijk wel voor de hand: veel van die zwembaden waren immers aan vernieuwing toe en het eigenaarschap van het systeem was bij allen op voorhand duidelijk. Iets vergelijkbaars gaat op voor het Vellesan College (IJmuiden) dat haar nieuwbouwvleugel sinds 2017 dankzij riothermie in combinatie met warmteopslag kan verwarmen, de eerste school in ons land die hiervan gebruik heeft gemaakt. In al deze gevallen gaat het om kleine systemen die makkelijk vallen te dimensioneren en geen grote investeringen met gunstige terugverdientijden hebben. Bij het Vellesan College bedraagt de roi minder dan 8 jaar.

Maatwerk vereist

Zodra je gaat opschalen naar benutting van laagwaardige warmte (lees: aquathermie) voor een wijk of appartementencomplex, wordt de opgave plots een stuk ingewikkelder en is maatwerk vereist. Gemeente Goes, woningcorporatie rws en projectmanagementbureau Marsaki weten daarover mee te praten. Ruim 2 jaar geleden wilden ze ‘De Zeven Provinciën’, een nieuw appartementencomplex van zestig woningen aan het Hollandiaplein in de wijk Goes-West, verduurzamen door de warmte van warm huishoudelijk afvalwater aan het riool te onttrekken. Via een aantal warmtewisselaars en warmtepompen – met gasgestookte cv-ketels als achtervang – zou die thermische energie voor de centrale verwarming en tapwater zorgen. Het lag in de bedoeling dat het in 2018 opgeleverde appartementencomplex met vloerverwarming het eerste woongebouw in ons land zou worden dat van riothermie gebruik ging maken. In de winter van 2019 ging het in Goes echter fout: het systeem bleek volgens experts te krap uitgelegd en functioneerde slecht. Niet alleen konden de woningen niet met riothermie worden verwarmd, ook de koelinstallatie voor komende zomerdagen werkte amper (een kostbare wko-installatie bleef achterwege, duurzame stroom voor de elektrische koelinstallatie zou op termijn uit pv-panelen komen). De woningcorporatie heeft toen alle bewoners – zowel kopers als huurders – geadviseerd om de zonwering tijdens warme dagen naar beneden te draaien en de ramen voor frisse buitenlucht open te zetten. Achtervang door cv-ketels is daardoor tegenwoordig de hoofdbron voor de verwarming van het complex geworden. De extra kosten voor de verwarming heeft woningbouwcorporatie rws op zich genomen. De gemeente Goes (eigenaar van het riool) en rws/Marsaki zoeken nu samen met Rabtherm (de leverancier van de riothermische buizen) naar oplossingen en hebben de leverancier voor de kosten aansprakelijk gesteld.

In de stad

Kleine tot grote steden, zoals Oss en Rotterdam, voeren op dit moment studies uit naar de haalbaarheid van laagwaardige warmte door riothermie. Bij Oss gaat het om de nieuw te bouwen wijk ‘Oijense Zij Noord’: wat bij de ene Ossenaar door het gootje stroomt, wordt door de ander gebruikt om CO₂-emissies te verminderen. Samen met het waterschap onderzoekt de gemeente sinds kort de kansen om via riothermie, eerst voor deze wijk, later wellicht uitgebreider, van aardgas af te stappen. In Rotterdam liggen experimenten anders: daar zijn twee proeflocaties ingericht, de een bij rioolgemaal Wolphaertsbocht dat via een warmtewisselaar de aanliggende parkeerplaats verwarmt, de ander bij stadsboerderij ‘Uit je Eigen Stad’ waar uiteenlopende grondstoffen, zoals schoon water, cellulose en fosfaat, uit het rioolwater worden teruggewonnen. Een mooi voorbeeld van de grondstoffenfabriek die rwzi’s steeds meer omarmen. Amsterdam spant op dit moment de kroon. Eind 2019 sloten drie partijen een samenwerkingsovereenkomst om een lokaal bronnet in Buikslotermeer, Amsterdam-Noord, te onderzoeken. Woningbouwcorporatie De Key was een van de weinigen die weigerden de ‘City Deal’ voor stadswarmtete ondertekenen. Dat zou tot traditionele warmtenetten leiden en voor enkele decennia een lock-in situatie veroorzaken waarin de woningcorporatie vast zou zitten aan een enkele energieleverancier die in principe geen duurzame bronnen hoeft te gebruiken. In plaats daarvan is de woningcorporatie volgens Wim van der Graaf, programmamanager energietransitie bij De Key, aan een zoektocht begonnen om duurzaam te gaan verwarmen zonder de huurders op kosten te jagen.

Kleine tot grote steden voeren op dit moment studies uit naar de haalbaarheid van laagwaardige warmte door riothermie

Gedeelde verantwoordelijkheid

‘Al vanaf 2017 zoeken we naar partijen die gelijkwaardige kennis en expertise op dit vlak hebben’, legt hij uit. ‘Nadat we een adviseur hadden ingeschakeld, kwam Leon Bobbe, onze directeur, uiteindelijk uit bij Firan, dochteronderneming van Alliander, en Waternet, deels onderdeel van de gemeente. Niet alleen het financiële plaatje moet kloppen en gunstig voor De Key en eindgebruikers uitvallen, ook de verantwoordelijkheden dienen goed geborgd te worden.’ ‘Waternet is verantwoordelijk voor de uitkoppeling van warmte uit het gemeentelijke persriool, Firan voor het transporteren van deze warmte via het bronnet naar de gebouwen en wij vanaf dat punt om deze warmte via warmtepompen naar de woningen te distribueren. Hoewel de gemeente officieel nog niet is aangehaakt zit ze, via Waternet, wel aan tafel bij de gesprekken. Zou je dat anders aanpakken en een commerciële partij aantrekken, dan ben je jaarlijks circa 10 procent meer kwijt voor de winst op hun geïnvesteerd vermogen. Voor ons volstaat op kosten en risico af te dekken.’

1. Duurcurve aanbod riothermie en wko-bronvraag.

Persriool

Hoe gaat het lage-temperatuurbronnet er straks uitzien? Harry de Brauw, energieadviseur bij de overheidsinstelling die al jarenlang onderzoek naar innovatie in de energietransitie doet, weet daar wel het nodige over te vertellen. ‘De woningcorporatie wil alternatieven voor bestaande warmtenetten en heeft ons, samen met Firan, in 2018 een omgevingsstudie laten uitvoeren’, zegt hij. ‘We hadden mazzel dat vlak langs de flats, langs de uitvalsweg S116 en de ringweg Noord naar Volendam, het persriool Buikslotermeer loopt. Door de 600 mm dikke buizen stroomt bij droge omstandigheden niet alleen afvalwater met een snelheid van 0,3 m/s, maar het riool heeft ook een hoog debiet. ’s Winters ligt de temperatuur hier rond de 12 °C, ’s zomers worden temperaturen van 25 °C of hoger bereikt.’ ‘Bovendien’, zo vervolgt De Brauw, ‘heeft het persriool een hoog zelfreinigend vermogen. Uit onze metingen blijkt dat de stroomsnelheid bij neerslag oploopt tot 1,2 m/s. Het rioolgemaal moet dan naast huishoudelijk afvalwater ook hemelwater verpompen om te voorkomen dat wateroverlast op straat ontstaat. Bij de installatie voor het zwembad op Urk is gebleken dat bij deze snelheden de biofilm op de buiswand – waarin de rioolwarmtewisselaar is opgenomen – deels wordt weggespoeld. Biofilm zorgt voor een verminderde warmteoverdracht tot circa 40 procent. Door het rioolgemaal regelmatig sneller te laten draaien, reinigen we dus het riool en zal het warmteoverdrachtsrendement aanzienlijk verbeteren. Hierdoor is de warmtewisselaar verder onderhoudsvrij, een groot voordeel van dit systeem. Het aansturen vergt wel een iets andere procedure dan waar beheerders van het systeem nu aan gewend zijn. Daar gaan we de komende tijd samen naar kijken.’ De woningcorporatie heeft er bewust voor gekozen eerst met duurzame warmteopwekking aan de slag te gaan en pas op een later moment – bij de meerjarenonderhoudsplanning – de uit de jaren zeventig daterende flats waterzijdig in te regelen alsmede beter te isoleren. Dat zou – met een kostprijs van circa 50.000 euro per woning – prohibitief duur worden. ‘Qua techniek is het niet zo spannend’, vervolgt de energieadviseur. ‘De rioolwarmtewisselaar wordt als bypass op het bestaande riool aangelegd. De bypass bestaat uit een buis-in-buiswarmtewisselaar. De binnenbuis heeft dezelfde binnendiameter als het persriool waar afvalwater doorheen stroomt. Door de buitenbuis stroomt een transportvloeistof in tegengestelde richting die de zo overgedragen warmte naar het bronnet transporteert. Deze bypass slingert straks 300 m lang onder de groenzone ten noorden van de J.H. van Eekweg.’ ‘De effecten van het systeem op de temperatuur van het afvalwater zullen we goed in de gaten houden. Dit water stroomt namelijk naar onze rwzi in Amsterdam-West. Omdat de afvalwaterstroom uit slechts 4 procent van de totale stroom op de rwzi bestaat en het afvalwater enkele kilometers heeft afgelegd, verwachten we geen problemen. Omdat Waternet een maatschappelijke organisatie zonder winstoogmerk is, stellen we de opgewekte warmte tegen kostprijs beschikbaar zodat de stookkosten voor de eindgebruikers zo laag mogelijk zullen zijn.’

2. Concept van het systeem wat is bedacht voor Buikslotermeer.

Distributienet

Firan, sinds eind 2018 de andere naam van Alliander dgo, is vanaf het begin bij het project betrokken. Het commerciële dochterbedrijf van de netbeheerder ontwikkelt energienetten voor transport van warm of koud water, biogas, waterstof en andere vormen van duurzame energie. Samen met De Key en Waternet kijkt het naar andere warmtenetten die op nieuwe bronnen kunnen worden aangesloten. Volgens Kay Antonissen van Firan, innovator en productontwikkelaar van nieuwe warmteconcepten, maken lage-temperatuurbronnen als riothermie vanwege de hoge beschikbaarheid veel kans in de stedelijke omgeving. ‘De uitdaging ligt niet zozeer in de techniek’, stelt hij. ‘Financieel, organisatorisch en qua regelgeving is riothermie een moeilijker oplossing dan eventjes wat luchtwarmtepompen te plaatsen. Als je het echter goed doet, wordt riothermie goedkoper dan aardgas. Niemand wil een hogere energierekening. Omdat de investeringskosten vooraf relatief hoog uitvallen, is wel een behoorlijke schaal nodig. Met een paar dozijn woningen red je het niet. Hoogbouw als in de Buikslotermeerwijk maakt het gemakkelijker. De oude complexen zijn matig geïsoleerd, maar de afstand is gunstig omdat het bronnet er vlak naast ligt. Bij circa 12 °C gaat de warmte naar de wko-installatie. Warmtepompen krikken de temperatuur naar circa 70 °C op. Wij gebruiken het bestaande inpandige distributienetwerk en onderzoeken nu de juiste configuratie voor twee of meer collectieve warmtepompen (cop 4) die in cascade zullen worden opgesteld. De grote gasketels blijven als achtervang in de technische ruimtes staan. Dat wordt wel passen en meten.’ Volgens het in juli vrijgegeven vooronderzoek van Firan en Waternet – uitgevoerd door Syntraal in samenwerking met Doorgeest Energie Techniek – kan de rioolwarmtewisselaar circa 2.119 kW aan de bijna negenhonderd woningen (870 vhe) in acht flatgebouwen van vier tot twaalf verdiepingen leveren. Dat is meer dan de 8.000.000 kWh die de appartementen qua warmte nodig hebben. In potentie ligt er nog voor bijna 3.000.000 kWh open voor uitbreiding.

‘Als je het goed doet, wordt riothermie goedkoper dan aardgas’

Afstemming

Voordat het grootste aquathermieproject van ons land wordt gerealiseerd, zal er nog wel enig (riool)water door alle leidingen moeten stromen. Wie gaat wat en waarvoor betalen? Welke risico’s brengen warmtepompen qua onderhoudscontracten met zich mee? Hoeveel juridische ruimte hebben de partijen nu de nieuwe, op stapel staande warmtewet – althans volgens de Kamerbrief van minister Wiebes (ezk) van eind december vorig jaar – één rechtspersoon als eindverantwoordelijke van bron tot warmtelevering verplicht wil stellen? En hoe zullen de eindgebruikers op het schetsontwerp reageren? Duidelijk is wel dat Amsterdam, als eerste grote gemeente in Nederland, in haar Transitievisie Warmte van april dit jaar, warmtenetten een cruciale rol toedicht. ‘Als we deze herfst scherp krijgen wie wat binnen welk mandaat mag uitvoeren – en als ook de meeste particuliere huiseigenaren mee willen – kunnen de voorbereidingen voor de uitvoering begin volgend jaar starten’, zegt Wim van der Graaf. Het tijdspad is volgens hem minder belangrijk dan de voorgestane innovatie. ‘Iedereen wil graag. Het project past uitstekend in de warmtevisie van de gemeente. Firan, Waternet en De Key hebben elkaar in deze innovatie gevonden en ook veel van elkaar geleerd. Partijen die elkaar voordien niet zo goed kenden, met uiteenlopende belangen, werken nu samen aan hetzelfde doel: een duurzaam warmtenetwerk met mogelijkheden tot uitbreiding.’

Tekst: Tseard Zoethout, freelance journalist.
Fotografie: Industrie

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.