REPORTAGE
Riorama 25 – maart 2019
Ook Brusselaars gaan voor riothermie
Olivier Broers, Olivier Broers, directeur studies en investeringen bij Vivaqua.
De kronkelvormig geplooide HDPE-warmtewisselaar.
Vivaqua plaatste in fase 2 haar warmtewisselaar daar waar, bij onweer, veel water met grote turbulentie stroomt. Zo kon ze nagaan of de hechting ervan aan de buis voldoende was.
De temperatuur van het rioolwater in de loop van de dag.
De ULB berekende dat de zes meter lengte van de buizen van de warmtewisselaar voldoende was om een klein appartementje van 70 m2 dat correct is geïsoleerd, te verwarmen.
De warmtepomp die Vivaqua plaatste in fase 1, bij de Zennerooster.
Riolen leveren een groeiende bijdrage tot het behalen van klimaatdoelstellingen. Ook in Brussel, waar een nieuw systeem op poten wordt gezet dat kan verwarmen en koelen. Het is opvallend goedkoop. De warmtewisselaars zullen daardoor in de toekomst mogelijk standaard bij de meeste Brusselse rioolrenovaties in de rioolbuizen worden geplaatst. Eind 2018 maakte gemeente Ukkel alvast bekend dat het systeem vanaf 2021 haar nieuwe administratieve centrum van 15.000 m2 zal verwarmen en koelen.
De Brusselse intercommunale Vivaqua is onder meer de operationele beheerder van het gemeentelijke rioolnetwerk in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Intussen vijftien jaar geleden begon ze een eigen riothermiesysteem te ontwikkelen dat geknipt is voor de Brusselse context. Denk daarvoor bijvoorbeeld aan de grote bevolkingsdichtheid en een verouderd woningenbestand waar veel renovaties te verwachten zijn.
De mensen van Vivaqua verkenden in een eerste fase de mogelijkheden van warmtepompen voor riothermie. In een tweede fase creëerden en testten ze een warmtewisselaar. In een derde fase implementeren ze het systeem in een gebouw op grote schaal. Dat moet een referentie worden voor wat daarna komt: een grootschalige uitrol die overheidsgebouwen, residentiële woningen en andere panden massaal van groene energie voorziet.
Fase 1
Vivaqua’s studie over het hergebruik van warmte van riolen begon zo’n vijftien jaar geleden in een Anderlechts gebouwtje dat Vivaqua de Zennerooster noemt. Dat is in 2008 verbouwd. Van die gelegenheid maakte de firma gebruik om het gebouw een passende isolatie te geven en een warmtepomp en -wisselaar te installeren. Dankzij dat riothermiesysteem kon de onderneming het gebouwtje verwarmen en kon personeel daar een douche nemen.
Fase 2
Door de preprojecttest in het Zenneroostergebouw geloofde de intercommunale nog wat meer in het potentieel van riolen als bron van warmte. Olivier Broers, directeur studies en investeringen bij Vivaqua: “In een tweede fase ontwikkelden en testten we een passende warmtewisselaar voor in de riolen. Het gaat over een buis die zo is geplooid dat die doet denken aan een kronkelende slang. Het is een gewone warmtewisselaar die je ook in een boiler vindt, maar als materiaal gebruiken we de kunststof HDPE. Je zou je kunnen afvragen: waarom HDPE? Want dat materiaal heeft een slechte warmtetransmissie. Wel, we compenseren zijn minder goede warmtecoëfficiënt door een grotere lengte. Het voordeel van HDPE is dan weer zijn lage prijs, waardoor een rioolrenovatie daarmee weinig tot niet duurder zou zijn dan een gewone verloren bekisting. Nu waren we in 2014 een stormbekken aan het bouwen in Molenbeek. Bij dat bekken hoort een klein technisch gebouw. We besloten daar onze warmtewisselaar te testen: 6 meter gekronkelde buizen met een diameter van 25 millimeter. We konden er testen in veeleisende omstandigheden, want de riool daar heeft een zeer kleine droogweerafvoer: het water staat er doorgaans slechts zo’n 15 centimeter hoog – de uitzondering is wanneer er een hevige regenbui ontstaat. Ook plaatsten we onze warmtewisselaar precies daar waar, bij onweer, opvallend veel water met grote turbulentie in het stormbekken stroomt: zo konden we nagaan of de hechting van de warmtewisselaar aan de buis voldoende stevig was. Tevens keken we of op de plaats met de warmtewisselaar extra slibvorming kwam.”
In de warmtewisselaar circuleert water met daarin glycol, als antivriesmiddel. Dat water is enkele graden koeler dan het rioolwater en warmt dus op. Dat opgewarmde glycolwater gaat dan enkele honderden meter verder naar een warmtepomp in de technische ruimte. Die warmtepomp gebruikt een klein beetje elektriciteit om de warmte in het water zodanig te concentreren dat de temperatuur ervan stijgt. Dat water gaat dan naar een radiator die het Molenbeekse technisch lokaal verwarmt.
“Danzkij de riothermie zullen we belangrijke energiebesparingen realiseren.”
Resultaten
Broers pakt uit met de resultaten van fase 2. “Intussen zijn we vier jaar verder en is de warmtewisselaar nog steeds goed aan de riool gehecht. Ook slibvorming bleek geen probleem. Voor het potentieel om te verwarmen werkten we samen met de ULB, de Université Libre de Bruxelles, die het systeem uitvoerig heeft getest.”
Francesco Contino, professor thermodynamica aan ULB en VUB: “Hernieuwbare energie is weliswaar gratis, maar is ook beperkt. Je kan dus maar een klein deel ervan oogsten zonder schade te doen aan het milieu of onaanvaardbare kosten te hebben. Dat geldt ook voor riothermie. Er zijn zeker veel plaatsen, ook in Brussel, waar het interessant is daaruit energie te putten. Maar vanaf een bepaalde hoeveelheid geoogste energie is het water dermate verlaagd in temperatuur dat het niet meer milieuvriendelijk of financieel rendabel is om er nog meer energie uit te halen. Onze metingen en berekeningen helpen te bepalen tot wanneer het dat wel nog is.”
De ULB nam allerlei zaken onder de loep. Ten eerste de temperatuur. Het bleek dat het water bijna steeds 12 à 15°C warm is, zomer en winter. Als het zeer warm is, tijdens een hittegolf, raken Vivaqua zelfs aan 18° C. De temperatuur van het rioolwater bleek dus optimaal voor een warmtepomp. Ook heeft het onderzoek de firma geleerd dat ze niet alleen calorieën kan winnen uit het rioolwater, maar dat ze ook calorieën van het gebouw naar het rioolwater over kan brengen. Ze zag toen dus in dat ze met het systeem niet alleen zou kunnen verwarmen, maar ook koelen.
De hoeveelheid warmte die overgebracht kan worden, is niet alleen afhankelijk van de temperatuur van het water, maar ook van het debiet. Als een warmtewisselaar onder veel water ligt, zal die beter werken dan wanneer dat niet het geval is. Dus mat de ULB ook het debiet. De universiteit concludeerde op basis van temperatuur en debiet dat de zes meter lengte van de buizen van de warmtewisselaar voldoende was om een klein appartementje van 70 m2 dat correct is geïsoleerd, te verwarmen.
Klaar bij voorbaat
Olivier Broers geeft aan wat het onderscheid is tussen het Vivaqua- en de andere riothermiesystemen. “Stel dat iemand mij belt om te zeggen: ik woon in straat xyz en zou graag mijn gebouw verbouwen, inclusief betere isolatie, en dan op een van jullie warmtewisselaars schakelen”, legt hij uit. “Als op datzelfde moment geen rioolrenovatie is gepland, zal ik dan moeten zeggen: ok meneer, maar ik heb tenminste 15.000 euro nodig om mijn riool open te maken en daar die warmtewisselaar te plaatsen. Dat zijn allemaal zware kosten. Welnu, wij proberen, en dat is een essentieel verschil ten opzichte van wat al bestaat inzake riothermie, een warmtewisselaar te ontwerpen die opvallend goedkoop is. Een type dat we ook kunnen aanbrengen als alleen rioolrenovatie is gepland, maar nog geen renovatie van een gebouw in de buurt. We willen al warmtewisselaars kunnen plaatsen zonder te weten of we een klant zullen hebben of niet. Dan zullen wij kunnen wachten tot iemand geïnteresseerd is in ons aanbod.”
In de toekomst zou het dan kunnen gaan als volgt: ”Op termijn vindt in riolen geulaantasting plaats, dus metselwerk dat verdwijnt. Dan renoveren we door een verloren bekisting te plaatsen; we gieten vloeibare beton om die te verstevigen. Als we die verloren bekisting gaan vervangen door onze oplossing met warmtewisselaar – een oplossing die weinig of niet duurder is- zijn we geslaagd in onze opzet.”
Fase 3
Intussen bevestigt Boris Dilliès, burgemeester van Ukkel, dat het nieuwe administratieve centrum van de gemeente gebruik zal maken van Vivaqua’s riothermiesysteem. Het voltallige gemeentepersoneel zal in 2020 verhuizen naar het 15.000 m2 grote pand. “Dankzij de riothermie zullen we belangrijke energiebesparingen realiseren”, benadrukte hij.
Voor die beslissing hielden hij en de gemeenteraad ook met andere factoren rekening. Een ervan is de Europese richtlijn die oplegt dat tegen 2021 alle nieuwe gebouwen bijna-energieneutraal moeten zijn. Voor openbare gebouwen geldt die verplichting al vanaf 2019. “Een eerste studie”, melden ze bij gemeente Ukkel, “toonde aan dat het deel van de energiebehoeften geleverd door riothermie ongeveer een vierde van de maximale behoeften van het terrein zal vertegenwoordigen. Bovendien zal het gebruik van deze techniek een forse vermindering opleveren van de CO2-uitstoot.”
Omdat Vivaqua’s riothermietechniek tot nu toe alleen getest is in een experimentele setting, is de gemeente wel met Vivaqua overeengekomen dat de intercommunale de investeringskosten voor de plaatsing van de installatie voor haar rekening neemt. Broers schat die op 120.000 euro. Vivaqua zal dan energiekosten voor verwarming en koeling van het nieuwe gemeentelijke administratief centrum factureren aan het gemeentebestuur. Zo zal Vivaqua de investering naar schatting binnen de vijftien jaar terugverdienen.
“De toekomst van hernieuwbare energie is: een groot aantal kleine bronnen die samen zeer belangrijk zijn. Ook riothermie zal daarin een aandeel hebben.”
2021
Als alles volgens plan verloopt, begint de intercommunale in 2019 met het plaatsen van de warmtewisselaars. In 2021 moet het systeem in het gebouw in werking zijn. Vivaqua zal twaalf warmtewisselaars van 6 meter aanleggen; die kunnen theoretisch gezien tot 27 % van de warmte- en 21 % van de koudevraag leveren. Volgens Broers zorgt dat voor minstens 37 ton minder CO2-uitstoot per jaar.
Het gebouw krijgt ook een eigen vermogen om te verwarmen en te koelen. Broers: “Die zekerheid wilden we toch inbouwen, aangezien het systeem nog steeds in R&D-stadium zit. Als ons riothermiesysteem eens een defect zou kennen, kunnen ze dan tijdelijk daarop overschakelen.”
Toekomst
Op termijn droomt Vivaqua van een grootschalige ontplooiing. Broers: “We ontwikkelen ook een versie voor particulieren. In het Brussels Hoofdstedelijk Gewest renoveren we 15 à 25 kilometer riolen per jaar. Dat zou neerkomen op netto 26.000 ton minder CO2-uitstoot per jaar. Ter vergelijking: de verbrandingsoven in Brussel stoot 62.000 ton CO2 per jaar uit en de residentiële gebouwen in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest zo’n 170.000 ton.”
Contino: “De toekomst van hernieuwbare energie is: een groot aantal kleine bronnen die samen zeer belangrijk zijn. Ook riothermie zal daarin een aandeel hebben.”
Door Koen Vandepopuliere