Hoe douchewater het klimaat kan helpen

Naarmate gebouwen en elektrische apparaten steeds energiezuiniger worden, verschuift de focus steeds meer naar een van de grootste ‘energieslurpers’ in huis: het afvoerputje.

Want naast de verwarming zorgt warm water voor het grootste deel van ons energieverbruik. Hoewel het water dat wegstroomt uit de gootsteen of een bad enorme hoeveelheden thermische energie bevat, wordt deze energiebron eigenlijk volledig verspild.

“Omdat nieuwe gebouwen steeds minder energie nodig hebben voor verwarminga, neemt warm water een steeds groter deel van onze totale warmtebehoefte, soms wel vijftig procent. Nu de eisen voor milieucertificaten van nieuwe woningen steeds strenger worden, is het belangrijk dat we iets doen met de warmte van ons afvalwater", zegt Dado Hadziomerovic, senior research & development engineer voor City Energy Systems bij Vattenfall.

Bijna volledige warmteterugwinning mogelijk

Een manier om de warmte terug te winnen is om de afvoer aan te sluiten op een warmtewisselaar. Gustav Arnberg van Vattenfall R&D heeft deze techniek diepgaand onderzocht en geanalyseerd:

“Een warmtewisselaar die is aangesloten op een afvoer heeft meestal een rendement van zo'n 85 procent. Dat betekent dat afvalwater met een temperatuur van 30 tot 40 graden Celsius nieuw warm water kan leveren tot vrijwel dezelfde temperaturen. Andere voordelen zijn een lange levensduur en lage onderhoudskosten.”

Het ‘nieuwe’ warme water kan vervolgens teruggebracht worden naar het verwarmingssysteem van het gebouw, of gebruikt worden voor stadsverwarming. In sommige gevallen kan het nodig zijn om de watertemperatuur nog verder te verhogen met behulp van stadsverwarming of een warmtepomp. Maar omdat het water al een relatief hoge temperatuur heeft, is er minder energie nodig om de gewenste temperatuur te bereiken.

Een voorbeeld hiervan is de woonwijk Grüne Aue in Berlijn, die Vattenfall een aantal jaren geleden heeft gebouwd. Daar worden 113 appartementen verwarmd door de restwarmte uit afvalwater te halen en toe te voegen aan het lokale warmtenet. Op deze manier kan circa 20 procent (of het equivalent van zo'n 150 megawattuur) van de totale warmte-energiebehoefte worden afgedekt.

Richten op grootste potentieel

Oudere stadswarmtesystemen hebben in veel gevallen hogere aanvoertemperaturen van meer dan 80 graden Celsius nodig, maar nieuwere systemen kunnen toe met lagere temperaturen van rond de 60 graden. Dit maakt het ook interessant om oplossingen te zoeken voor het recyclen van dit soort restwarmte.

Net als bij veel andere technische oplossingen zijn de grootste voordelen te behalen voor woningen en gebieden waar vanaf het begin al rekening is gehouden met de terugwinning van restwarmte. De grootste commerciële kansen liggen bij bedrijven die grote hoeveelheden afvalwater produceren, zoals badhuizen, ziekenhuizen, grotere woonwijken en hotels.

Maar ook voor mensen die van deze mogelijkheid gebruik willen maken in hun bestaande woningen bestaan er al verschillende oplossingen.

De meest gebruikelijke en eenvoudigste aanpak voor kleine woongebouwen is om een warmtewisselaar verticaal langs de afvoerpijp te installeren. Nog efficiënter is een warmtewisselaar die horizontaal wordt geplaatst, bijvoorbeeld in een kelder. Een nadeel is dat deze laatste installatie meer ruimte inneemt.

Een derde en meer geavanceerde variant is het opvangen van het afvalwater in tanks waar de warmte wordt onttrokken met behulp van roterende platen. Zo’n systeem kan een warmte-efficiëntie halen van 95 procent, maar vereist ook een appartementencomplex met minimaal 200 bewoners om voldoende afvalwater te produceren. In het eerdergenoemde voorbeeld in Berlijn werd een soortgelijke oplossing gebruikt.

Absolute noodzaak voor de toekomst

Een uitdaging waar deze systemen op dit moment mee te maken hebben, is dat de aanvoer van afvalwater niet constant is, en dat de temperatuur behoorlijk varieert. Nog een andere uitdaging is dat er biofilm kan ontstaan in de warmtewisselaar, waardoor het rendement na verloop van tijd afneemt.

“Er zijn diverse uitdagingen die opgelost moeten worden om de technologie achter de warmtewinning uit afvalwater echt bruikbaar en rendabel te maken. Tegelijkertijd liggen er grote kansen. Op dit moment verspillen we enorme energiebronnen en op de lange termijn zal het absoluut noodzakelijk zijn om warmteterugwinning goed onder controle te krijgen”, aldus Dado Hadziomerovic.