Afvalwater is warmer dan grondwater
Van al het water dat gezinnen gebruiken wordt ongeveer 40% verwarmd. Het meeste van die warmte verdwijnt uiteindelijk in het rioolputje waardoor afvalwater warmer is dan grondwater. Zelfs in de winter is het rioolwater zelden kouder dan 6°C. Dat heeft de interesse opgewekt om afvalwater in te zetten als een warmtebron voor warmtepompen.
Warmterecuperatie: waar in de afvalwaterketen?
De warmterecuperatie kan op vele plaatsen in de afvalwaterketen: dicht bij het lozingspunt, onderweg in het rioleringsstelsel of op het eind bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie.
De warmteonttrekking dicht bij het lozingspunt gebeurt doorgaans via een warmtewisselaar waarbij vers, koud water warmte opneemt van het geloosd, warm afvalwater. Zo zijn er bijvoorbeeld douchesystemen ontwikkeld die een warmtewisselaar integreren in een douchebak of -goot.
De warmteonttrekking onderweg in het rioleringsstelsel kan op twee manieren:
- De ene manier is om een warmtewisselaar in de riool in te brengen. Het gangbaarst is om de leidingen van de warmtewisselaar in de rioolbuis in te bouwen; een ander systeem bestaat uit een warmtewisselaar in de vorm van een mat die in de rioolbuis bevestigd wordt.
- Bij de andere manier wordt het afvalwater geheel of gedeeltelijk afgeleid uit de rioolbuis naar een warmtewisselaar in de buurt.
Bij beide manieren is de warmtewisselaar gekoppeld aan een warmtepomp voor het opwaarderen van de warmte naar een hoger temperatuurniveau, zodat het ingezet kan worden voor verwarming van gebouwen.
Bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie is er doorgaans plaats genoeg voor een externe warmtewisselaar. Meestal is de warmtebron het effluent, hoewel er ook voorbeelden zijn van warmteonttrekking van het influent.
Riothermie: voorwaarden van de verschillende technieken
Elk van deze systemen heeft zijn voor- en nadelen. Eigenlijk is het in hoofdzaak een afweging tussen temperatuur en debiet: hoe dichter bij het lozingspunt, hoe warmer het afvalwater nog is maar ook hoe kleiner en wisselvalliger het debiet. Hoe meer stroomafwaarts, hoe meer het afvalwater al is afgekoeld, maar je hebt wel een grotere zekerheid van een minimaal debiet.
Er zijn nog andere aspecten die een rol spelen. Een eerste aspect is de vuilvracht van het afvalwater. Dit geeft aanleiding tot het ontstaan van een biofilm op het oppervlak van de warmtewisselaar, waardoor de warmtegeleidbaarheid zelfs kan halveren. De vorming van zo’n biofilm is in toom te houden door voorbehandeling van het afvalwater (filteren, zeven), het regelmatig schoonmaken van de warmtewisselaar of het vergroten van het oppervlak van de warmtewisselaar.
Een tweede aspect is de mogelijke invloed van neerslag, zeker als warmte onttrokken wordt uit een gemengd rioleringsstelsel. Een felle regenbui maakt het rioolwater al gemakkelijk een drietal graden kouder. De duur van de verstoring varieert van de plaats in het rioleringsstelsel: hoe verder stroomafwaarts, hoe langer de verstoring. Bij kleine rioolbuizen is het effect een paar uur na de bui al terug weggespoeld, maar aan het effluent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie kan het effect zich dagen laten voelen.
Een derde aspect is de afstand tussen de warmteonttrekking en de consument. Die is het best zo kort mogelijk en dat legt een beperking op aan potentiële riothermieprojecten. In de praktijk komen gebouwen met een hoge warmtevraag (zoals zwembaden, kantoorgebouwen of sociale woonblokken) en met een riool voor de voordeur of om de hoek het meest in aanmerking voor riothermieproject. In landen waar riothermie het verst staat, zien we dat de warmte vaak aan een stadswarmtenet gevoed wordt.
Daar komt dan nog een vierde en laatste aspect bij kijken: een riothermieproject vergt meestal een ingreep aan de rioolbuis zelf. Is die aan vervanging toe? Dan is dit een kans om na te gaan of er een interessante warmteafnemer in de buurt is. Vaak zul je wel lang moeten wachten, want rioolbuizen gaan decennia mee.
Kansen voor riothermie in Vlaanderen
Riothermie kan ook in Vlaanderen. Leuven beet in 2014 de spits af: het afvalwater van het Universitair Ziekenhuis verwarmt er een gerenoveerd appartementsgebouw met 92 wooneenheden.
Ondertussen heeft ook Aquafin dit concept toegepast in zijn vernieuwde hoofdkantoor in Aartselaar. Het waterzuiveringsbedrijf heeft bovendien het potentieel van riothermie in Vlaanderen in kaart gebracht.
