Het potentieel van riothermie

Hoezeer we het ook zouden willen, een wonderoplossing om klimaatneutraliteit te bereiken in 2050 is er niet. Een combinatie van duurzame alternatieven zal ervoor moeten zorgen dat fossiele brandstoffen definitief geschrapt kunnen worden als verwarmingsbron. Een van die alternatieven is het hergebruiken van restwarmte, niet alleen van bedrijven, maar ook van sanitair afvalwater. Hoe bruikbaar is die technologie?

WAT IS RIOTHERMIE?

Riothermie is een relatief eenvoudige verwarmingstechnologie, waarbij de warmte met behulp van een warmtepomp uit het sanitair afvalwater van gezinnen of bedrijven – van 10 °C tot 25 °C – gerecupereerd wordt via de riolering om gebouwen te verwarmen. Afvalwater heeft een hogere temperatuur dan grondwater, wat het een betere bron maakt voor warmterecuperatie. Door het relatief grote temperatuurbereik kan het sanitair afvalwater in de zomer ook worden gebruikt als (passieve) koudebron. Een belangrijk voordeel ten opzicht van de klassieke lagetemperatuurwarmtebronnen (bodem en grondwater) is dat er geen energetische balans op jaarbasis vereist is, aangezien het niet om een gesloten kringloop gaat.

HOE WERKT HET?

De warmterecuperatie kan op drie verschillende plaatsen in de afvalwaterketen plaatsvinden. In het gebouw zelf, in de riolering – vandaar de term riothermie – of op het effluent (gezuiverd afvalwater) van de rioolwaterzuiveringsinstallatie. Voor een optimale werking is zowel een voldoende hoge temperatuur als een voldoende hoog debiet belangrijk. Hoe dichter bij de huisaansluiting, hoe hoger de temperatuur, maar hoe beperkter het debiet. Lokale recuperatie laat wel toe om enkel warmte te onttrekken aan grijs afvalwater, dat een hogere temperatuur heeft en minder vervuild is.

Warmtewisselaar

De recuperatie gebeurt steeds aan de hand van een warmtewisselaar. Op kleine schaal kan die bijvoorbeeld in de douchebak of -goot geïntegreerd worden. In dit artikel hebben we het voornamelijk over riothermie, waarbij de warmte van het afvalwater gerecupereerd wordt in de riolering. Daarbij wordt de warmtewisselaar in de afvalwaterleiding geplaatst. De warme of koude afvalwaterstroom wordt gebruikt om het installatiewater/glycolmengsel op de gewenste temperatuur te brengen. Dat wordt vervolgens aangeboden aan een warmtepomp binnen het gebouw, die de lagetemperatuursenergie opwaardeert naar de gebruikstemperatuur voor het afgiftesysteem. Er kan ook gebruikgemaakt worden van een externe warmtewisselaar in een aparte technische ruimte. Omdat die veel plaats inneemt, wordt zo’n systeem vaker toegepast bij recuperatie van warmte op grote schaal, zoals uit het effluent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie.

Riothermie is een technologie die het best voor grotere vermogens wordt toegepast

Belangrijk bij de onttrekking van warmte uit het influent is de temperatuur van het instromend water. Die mag namelijk niet minder zijn dan 10 °C om de waterzuivering niet te verstoren. Hoe dichter het riothermieproject zich bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie bevindt, hoe belangrijker die vereiste. Wanneer er sprake is van een grotere afstand wordt het afvalwater immers weer opgewarmd door de bodem en eventueel bijkomend aangesloten rioleringen alvorens het de zuiveringsinstallatie bereikt.

Vervuiling tegengaan

Bij beide systemen is het belangrijk om vervuiling van de warmtewisselaar tegen te gaan of minstens te beperken. Bij een interne warmtewisselaar zal er immers altijd een biofilm ontstaan, waardoor de warmtegeleiding beperkt wordt. Om het rendement opnieuw te verhogen bestaan er verschillende oplossingen: overdimensionering, zelfreinigende filtersystemen, detectiesystemen, vermijden dat het afvalwater stilstaat … Het moet wel gezegd dat vervuiling van de warmtewisselaar vaak nog voor problemen kan zorgen. Er is vooralsnog nog geen allesomvattende oplossing voorhanden.

Rioolwaterzuiveringsinstallatie

Ook bij de recuperatie van warmte uit het effluent van de rioolwaterzuiveringsinstallatie wordt gewerkt met een warmtepomp. Het energiepotentieel is daarbij groot, niet alleen door het grotere debiet, maar ook door de groter mogelijke temperatuurdaling. Een nadeel is wel dat de warmte meestal over grotere afstanden getransporteerd moet worden tot bij de warmtevragers. Dit soort warmterecuperatie kan bijvoorbeeld de basis vormen voor een warmtenet. Decentrale waterzuivering kan ook een oplossing vormen en laat toe om water lokaal te hergebruiken (als het debiet hoog genoeg is).

POTENTIEEL IN DE PRAKTIJK

Het potentieel van riothermie is erg afhankelijk van de specifieke situatie. Zoals eerder aangehaald is de temperatuur en het debiet van het afvalwater niet op elk moment van de dag of het jaar gelijk. Om economische redenen kan er daarom een extra verwarmingsbron of -buffer nodig zijn, bijvoorbeeld om de warmtevraagpieken op een koude winterochtend op te vangen, om de hele woning of het hele gebouw altijd op een aangename temperatuur te krijgen. Net zoals bij alle hernieuwbare energiebronnen met lagetemperatuurverwarming en hogetemperatuurkoeling is een degelijke isolatie van het gebouw natuurlijk de eerste stap.

Veel hangt ook af van de afstand tussen het riool en de warmtevrager. Die is het best zo klein mogelijk, wat dus lang niet elke locatie geschikt maakt voor riothermie. Zeker bij kleinere projecten is die korte afstand noodzakelijk om de kosten voor leidingen, isolatie, energieverlies … naar beneden te halen. Anderzijds is bij een interessante ligging de keuze voor riothermie wel voor de hand liggend, want het vergt geen extra plaats op het perceel en heeft geen impact op de planning van de werf.

Op grotere schaal

Riothermie is dan ook een technologie die het best voor grotere vermogens wordt toegepast – via warmtenetten of in flatgebouwen – dan op individueel woningniveau. Dat is niet alleen financieel voordeliger, maar garandeert vaak ook een stabieler warmte-aanbod. Algemeen gesteld kan een riothermieproject potentieel hebben in gemeentes of plaatsen met minimaal 10.000 inwoners. In het buitenland, bijvoorbeeld in Zwitserland, staat men al een stuk verder met de toepassing van riothermie. Daar wordt de technologie al zo’n vijftien jaar gebruikt. Ook in Nederland worden er stappen gezet om gebouwen en zwembaden te verwarmen met ‘afvalwarmte’. Gemiddeld wordt een minimaal debiet in de riolering van 5.000 inwonersequivalenten vooropgesteld.

Neerslag

Een niet te onderschatten factor die impact heeft op het potentieel is de invloed van neerslag, zeker wanneer de warmte onttrokken wordt uit een gemengd rioleringsstelsel. Een felle regenbui kan het afvalwater al snel zo’n drie graden kouder maken. Bij kleine rioolbuizen is dat effect na een paar uur alweer verdwenen, maar bij het effluent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie kan dat enkele dagen duren. Gescheiden rioleringsstelsels genieten bovendien de voorkeur, omdat de bijmenging van hemelwater of insijpeling van grondwater de temperatuur doet dalen.

Financiering

De straat openbreken om een warmtewisselaar in een rioolbuis te installeren brengt kosten met zich mee. De installatie gebeurt daarom het best bij aanleg van nieuwe rioolbuizen of bij onderhoud van bestaande afvalwaterleidingen. Het ‘probleem’ is dat rioolbuizen een lange tijd meegaan, waardoor er dus zich niet erg veel zulke kansen voordoen. Een interne warmtewisselaar kan vrij gemakkelijk geïnstalleerd en onderhouden worden. Tijdens de plaatsing moet het debiet wel 'overgepompt' worden, wat een extra kost met zich meebrengt. De meeste warmtewisselaars worden inline via de bezoekschachten van de rioolbuizen geïnstalleerd.

Daarnaast is er ook het feit dat er eerst temperatuur- en debietmetingen moeten worden uitgevoerd om de haalbaarheid van het riothermieproject te bepalen. Er wordt aangeraden het werkelijk debiet en de temperatuur te monitoren over een volledig jaar op uur- of kwartierbasis. Zo kan men het minimum te onttrekken vermogen bepalen en kan de invloed van externe factoren zoals regen in kaart worden gebracht. Een optie om de kosten te drukken is de metingen beperken tot de wintermaanden. Zo wordt het slechtst mogelijke scenario in beeld gebracht.

Gasprijs

Maar het grootste financiële struikelblok vandaag is, zoals bij vele andere hernieuwbare oplossingen, de relatief lage gasprijs. Er zijn al meerdere bouwprojecten in België (geweest) die riothermie als verwarmingsbron gebruikten. Veel daarvan bleken simpelweg niet rendabel te zijn in vergelijking met klassieke verwarming via bijvoorbeeld een gascondensatieketel. Om echt potentieel te hebben als alternatieve verwarmingsbron moet de prijs van fossiele brandstoffen dus omhoog en de prijs van groene stroom omlaag.

Een kwestie van communicatie

Nog meer dan bij andere verwarmingssystemen is communicatie tussen de verschillende actoren van groot belang. Er zijn immers heel wat partijen betrokken: gebouweigenaars, projectontwikkelaars, architecten, lokale besturen, rioolbeheerders … Om een financieel rendabel project op te zetten moet er dus grondig samengewerkt worden en moet er een duidelijk plan opgesteld worden. Zoals eerder aangehaald is de timing van installatie erg belangrijk om de kosten te drukken. Het potentieel voor riothermie is er, maar het succes hangt af van veel factoren.

JURIDISCH

Er is in Vlaanderen geen regelgevend kader voor riothermie. Er zijn natuurlijk wel bestaande wetgevingen zoals het Omgevingsvergunningsdecreet en Vlaamse Codex Ruimtelijke Ordening die een aantal vragen beantwoorden. Wie is bijvoorbeeld de eigenaar van de warmte uit het afvalwater? In feite is het afvalwater – en dus de bijhorende warmte – van zodra het in de riolering terechtkomt niet meer de eigendom van de gebouweigenaar of -gebruiker, maar van de lokale rioolbeheerder. Dat kan bijvoorbeeld een agentschap als Fluvius zijn, maar evengoed is het de lokale overheid. Binnen de grenzen van zijn eigen installatie kan de gebouweigenaar zelfs beslissen om de warmte uit zijn afvalwater te recupereren. Er zijn echter geen wettelijke bepalingen waarin dat allemaal expliciet vermeld staat.

Er is in Vlaanderen geen regelgevend kader voor riothermie

Bovendien mag er ook niet té veel warmte onttrokken worden aan afvalwater, aangezien dat anders een effect heeft op de efficiëntie van de waterzuivering. In Duitsland is de algemene regel bijvoorbeeld dat de warmte op minstens anderhalve kilometer van een rioolwaterzuiveringsinstallatie moet onttrokken worden, zodat het water terug de omgevingstemperatuur kan opnemen. In België is daar geen wettelijke bepaling rond. Er moet dus steeds per project bekeken worden wie aangesteld is als rioolbeheerder en welke machtigingen die heeft om een riothermieproject te realiseren.

Riothermie.be

Aquafin werkt momenteel aan onlinekaarten waar snel het potentieel van riothermie in de buurt bekeken kan worden. Alles zal te vinden zijn op de website www.riothermie.be.

Conclusie

Hoewel de technologie niet nieuw is, mag het duidelijk zijn dat een grootschalige toepassing van riothermie in België nog in de kinderschoenen staat. Dat is ook deels te wijten aan het lemma ‘onbekend is onbemind’. Het zijn vaak studiebureaus en rioolbeheerders die bezig zijn met riothermieprojecten, maar in de installatiewereld of zelfs bij de overheid – te merken aan de onbestaande wetgeving – is het principe nog vaak onbekend.

De technologie om warmte te onttrekken aan afvalwater is op zich vrij eenvoudig, maar de economische realiteit noopt bouwprofessionals er in het gros van de gevallen toe om voor een andere technologie te kiezen. Samenwerking, communicatie en timing zijn bij de opzet van een riothermieproject belangrijker dan ooit. Een verandering in de prijsverhouding tussen fossiele brandstoffen en hernieuwbare oplossingen zou ook al een grote stap vooruit betekenen voor het potentieel.

Zoals alle andere hernieuwbare verwarmingstechnologieën is dus ook riothermie niet dé oplossing om ons van fossiele brandstoffen af te helpen. Wel is het zeker dat warmterecuperatie uit afvalwater alvast een deel(tje) van de oplossing kan bieden richting klimaatneutraliteit.

Met dank aan: Aquafin, Bond Beter Leefmilieu, Ingenium, Vlaamse Milieumaatschappij, Vlario en Vivaqua