Duurzaam verwarmen en koelen

Ongeveer de helft van de in Nederland gebruikte energie wordt ingezet voor warmte, we kunnen dus ook spreken over een warmtetransitie. In die warmtetransitie speelt water een belangrijke rol. Water heeft een grote warmtecapaciteit, wat het mogelijk maakt warmte (en koude) te winnen uit water (aquathermie) en water in de bodem te gebruiken voor warmteopslag (bodemenergie). De grote warmtecapaciteit van water zorgt er ook voor dat ongeveer 80% van al het energiegebruik in de waterketen gaat naar het verwarmen van warm tapwater in woningen en gebouwen. Energiebesparing bij warmwatergebruik is daarom essentieel voor energiebesparing in de waterketen.

Methoden, tools en producten

KWR beschikt over diverse mogelijkheden om de rol van water en waterkwaliteit in duurzame verwarming en koeling van gebouwen te onderzoeken. Zo ontwikkelt en bouwt KWR proefopstellingen voor praktijkonderzoek en hebben we uitgebreide labfaciliteiten voor onderzoek naar microbiologische en chemische waterkwaliteit. Dit doen we niet alleen, maar waar nodig met kennispartners in binnen- en buitenland. Verder beschikken we over kennis om digitale tools te ontwikkelen voor het werkveld ‘energie en water’. Ook ondersteunt KWR digitale tools die door andere partijen worden beheerd, zoals de potentiekaart voor aquathermie.

Aquathermie: TEO, TEA en TED

Aquathermie (warmte en koude uit water) is een duurzaam alternatief voor verwarming en koeling van gebouwen. Aquathermie is de verzamelnaam voor thermische energie die uit waterbronnen kan worden(terug)gewonnen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), uit afvalwater (TEA) en uit drinkwater (TED). Elke categorie is nader onder te verdelen in verschillende typen bronnen. Binnen TED kan bijvoorbeeld onderscheid gemaakt worden tussen ruw water en rein water. Aquathermie is een ‘warmtebron op zeer lage temperatuur’ (10-30 °C). Dit betekent dat er een warmtepomp nodig is om deze warmte op een bruikbare temperatuur te brengen voor (ruimte)verwarming. Door aquathermie toe te passen in combinatie met warmteopslag in de ondergrond kan warmte, die wordt gewonnen in de zomer, in de winter worden ingezet als vervanging voor fossiele energiebronnen. Voor de meeste gebieden in Nederland heeft KWR de potentie van TED berekend en in kaart gebracht, dit is te zien op de aquathermieviewer. Voor veel terugkomende vragen over TED heeft KWR een Q&A ontwikkeld.

Warmte- en of koudeopslag in de ondergrond

Opslag van warmte en/of koude in de ondergrond is de (kosten)efficiëntste vorm van grootschaliger thermische energieopslag en vormt daarmee een belangrijke schakel in de warmtetransitie. Zo kunnen we bijvoorbeeld warmteoverschotten uit geothermie, industriële restwarmte, zon of wind in de zomer opslaan en gebruiken in de winter. KWR onderzoekt en ontwikkelt ontwerpcriteria om deze opslag onder verschillende condities energetisch te optimaliseren en hoe ongewenste thermische effecten voorkomen kunnen worden.

Warm tapwater op lage temperatuur

Een warmtesysteem op lage temperatuur (LT) heeft energetische voordelen ten opzichte van een systeem op hogere temperatuur. Zo heeft een LT-warmtesysteem ten opzichte van conventionele verwarming op hogere temperatuur minder warmteverlies tijdens distributie en circulatie van warmte en heeft een warmtepomp een hoger rendement. Bij gebruik van LT-systemen voor bereiding van warm tapwater moet rekening worden gehouden met eventuele risico’s voor de volksgezondheid, zoals groei van Legionella. De groei van legionella in een tapwatersysteem is complex en vraagt om specialistische kennis van zowel microbiologie als installatiebouw. Wanneer overgegaan wordt naar een tapwatersysteem op lagere temperatuur moet ook rekening gehouden worden met de klimaatneutraliteit van de oplossing die gekozen wordt om de legionellaveiligheid te garanderen. KWR heeft de kennis en kunde om dit complexe vraagstuk op te lossen en werkt in diverse projecten met partners in binnen- en buitenland aan oplossingen om lage temperatuur tapwater veilig mogelijk te maken en daarmee grote energiebesparingen te realiseren.

Projecten

Energietransitie Versnellen met Aquathermie (EVA 2.0)
In het EVA2-project onderzoekt KWR samen met de drinkwaterbedrijven wat de effecten van thermische energie uit drinkwater (TED) zijn voor de drinkwaterkwaliteit. Hiervoor is een verplaatsbare proefopstelling ontwikkeld waarmee we nauwkeurig het effect van een temperatuurstijging op de groei van micro-organismen in het drinkwater kunnen bepalen. Daarnaast werken we in het project aan standaardisatie van TED-systemen. Vanuit het project wordt ook de Netwerkgroep Water & Energie gefaciliteerd. In deze groep participeren experts op het vlak van energie en water uit de drinkwatersector.

WINDOW: Warmtevoorziening In Nederland Duurzamer door Ondergrondse Warmteopslag
Warmteopslag draagt bij aan kostenreductie in de warmtetransitie en zorgt voor een optimale benutting van duurzame warmtebronnen. Toepassing van ondergrondse warmteopslag bij hogere temperaturen vindt nog zeer beperkt plaats in Nederland. In het WINDOW-programma heeft KWR met partners kennis ontwikkeld om technische, juridische en bedrijfseconomische belemmeringen weg te nemen, zodat ondergrondse warmteopslag als bewezen techniek kan worden toegepast.

RELOaDH: Reduction of Energy LOss in Distribution and Heating of Hot water
In het RELOaDH-project onderzoekt KWR met diverse partners de mogelijkheid van het veilig verlagen van de temperatuur van warm tapwater in utiliteitsgebouwen en woontorens, door inzet van UV- en filtertechniek (UF). Daarvoor wordt onder andere gebruik gemaakt van praktijkonderzoek naar groei van Legionella in een testfaciliteit. Ook wordt met een LCA-aanpak de duurzaamheid van UF- en UV-technieken onderzocht in vergelijking met een conventioneel systeem op hogere temperatuur. Het uiteindelijke doel van het RELOaDH-project is om bij te dragen aan standaard renovatieconcepten voor tapwater in collectieve drinkwaterinstallaties.