Thermische energie uit oppervlaktewater

Thermische energie uit oppervlaktewater kan een duurzaam alternatief zijn voor aardgas. Deltares ontwikkelt kennis, technieken en beheermaatregelen om deze energiebron goed te benutten.

Van onze huidige energievraag is ongeveer 25% nodig voor het verwarmen en koelen van de bebouwde omgeving. Gebruik van oppervlaktewater als nieuwe energiebron kan een serieuze bijdrage leveren aan het realiseren van aardgasvrije wijken. Thermische Energie uit Oppervlaktewater, ook wel TEO, is namelijk geschikt voor het verwarmen en koelen van  ruim 40% van de gebouwde omgeving .

Hoe werkt TEO?

TEO maakt gebruik van de temperatuurverschillen van het oppervlaktewater gedurende de seizoenen. Om energie uit oppervlaktewater te benutten, wordt een aantal bestaande technologieën gekoppeld.  In de zomer wordt met een warmtewisselaar warmte uit het oppervlaktewater onttrokken. Via een netwerk wordt deze warmte getransporteerd en vervolgens ofwel direct afgenomen of opgeslagen in een WKO-installatie (warmte-en koudeopslag) in de ondergrond. Deze warmte kan in het koude seizoen worden benut om met behulp van een warmtepomp gebouwen te verwarmen. Deze warmtepomp draait in deze situatie aanzienlijk zuiniger omdat de temperatuur van zo’n warme WKO-bron ongeveer 18 °C is; dat is beduidend hoger dan de temperatuur van het oppervlaktewater of de buitenlucht in de winter.

 

Minder hittestress en verbeterde waterkwaliteit

Een groot voordeel van TEO is dat de techniek heel weinig impact heeft op ruimtelijke planning. In tegenstelling tot bijvoorbeeld zonneparken of windmolens. Het kan zelfs voor een positief omgevingseffect zorgen. Door warmte te winnen en koude terug te brengen in het oppervlakte water, kan TEO bijdragen aan verkoeling en het verminderen van hittestress.

Energieopwekking uit oppervlaktewater kan daarnaast de waterkwaliteit verbeteren. In de zomer wordt er warmte onttrokken, waardoor de kans op bijvoorbeeld (blauw)algen en botulisme (voor watervogels en vissen giftige bacterie) verminderd. Door in de winter kou te onttrekken, kan TEO een bijdrage leveren aan de bevaarbaarheid van waterwegen. En tot slot zorgt TEO voor een ontlasting van het elektriciteitsnet, daar waar veel andere alternatieven een miljardeninvestering vereisen in dit netwerk.

Van lokaal naar regionaal gebruik

Een landelijke verkenning  door CE Delft en Deltares laat zien dat TEO kan voorzien in ruim 40 procent van de warmtevraag . De succesvolle TEO voorbeeldprojecten vinden plaats op lokaal schaalniveau, een gebouw of een huizenblok. Maar de uitdaging voor nu en de toekomst is bredere toepassing mogelijk maken: van deze kleinschalige initiatieven naar een structureel TEO-transitie pad op stedelijk, regionaal en landelijk niveau.  Zodat de potentie van geschikte locaties wordt benut en infrastructuur voor grootschalige uitwisseling van warmte/koudevraag en aanbod kan worden ontwikkeld.

TEO bevindt zich nog in de ontwikkelfase. Het is, samen met Unie van Waterschappen, STOWA, Rijkswaterstaat en een aantal gemeenten, de ambitie dat TEO de komende tijd meer bekendheid krijgt, dat de kansen voor TEO duidelijk in beeld komen en er meer vertrouwen in de energiebron komt. Deltares werkt samen met deze partijen aan verschillende vraagstukken die spelen om TEO te realiseren.

Impressie van pompen, leidingwerk en warmtewisselaars in een TEO-installatie

Deltares’ rol in ontwikkelingen TEO

Door de kansen voor TEO in stedelijke gebieden in beeld te brengen helpt Deltares gemeentes met het kiezen en voorontwerp van deze TEO-locaties. Hoe ziet het grootschalig toepassen van TEO in combinatie met warmtenetten en ondergrondse opslag, er technisch en ruimtelijk uit en wat is de bijdrage aan CO2-reductie? Wanneer er één of meedere kansrijke locaties zijn geïdentificeerd, dan is de volgende stap de technische uitwerking in een concreet ontwerp te plaatsen en onderzoek van de financiële haalbaarheid. Om een kostenindicatie van TEO-bronnen te maken is er niet alleen een model nodig van het stedelijke watersysteem, maar ook een detail-model om de in- en uitlaatwerken te optimaliseren en daarmee de onderhoudskosten te minimaliseren. Daarnaast kijken we naar de eventuele effecten op de waterkwaliteit en ondergrond van warmte/koud lozingen.

Strategie voor de toekomst

Bijna 100 gemeenten en provincies hebben in een Green Deal met het Rijk afgesproken om te komen tot aardgasloze wijken. Om dit te realiseren worden warmtevisies opgesteld waarin alternatieven voor aardgas worden verkend en afgewogen. Deltares geeft strategisch advies over het verduurzamen van de energiemix waarvan TEO en WKO deel uitmaken. En kijkt daarbij hoe het TEO-transitie pad uitgerold kan worden. Welke keuzen moeten daarin gemaakt worden en wat zijn de afwegingen die een belangrijke rol in spelen?