Grens voor koudewinning uit drinkwater kan omhoog

Waternet past aquathermie toe om koude te winnen uit drinkwater. Met het oog op de drinkwaterkwaliteit had het waterbedrijf de vraag tot welke temperatuur dit veilig kan gebeuren. Onderzoek binnen TKI-verband geeft hier antwoord op. “We kunnen de grens ophogen van 15 naar 18 graden Celcius”, zegt Jan Peter van der Hoek van Waternet. “Dat betekent een enorme winst.”

Al voordat het TKI-project ‘Thermische energie uit drinkwater’ van start ging, bracht Waternet deze innovatie full scale in de praktijk. Een grote drinkwater transportleiding van het Amsterdamse waterbedrijf loopt langs de vestiging van bloedbank Sanquin in onze hoofdstad. Met een warmtewisselaar in een aftakking van deze leiding wordt koude aan het reinwater onttrokken en vervolgens gebruikt voor het koelen van de producten uit bloedplasma die Sanquin maakt. Een slimme oplossing en duurzaam alternatief voor het gebruik van energieslurpende koelkasten. Gedurende het project won de toepassing in 2018 een innovatieprijs tijdens het International Water Associaton-congres in Tokyo. “De warmtewisselaar is een bestaande techniek, dat is op zich geen innovatie”, zegt Van der Hoek, die behalve werkzaam als Chief Innovation Officer bij Waternet ook Hoogleraar Drinkwatervoorziening is aan TU Delft. “Het gaat veel meer om de vraag wat het effect van koudeonttrekking is op de waterkwaliteit.”

Toelaatbare temperatuuruitwisseling

Wanneer met een warmtewisselaar koude uit drinkwater wordt gehaald, stijgt de temperatuur van dit water een beetje. Omdat het water vervolgens naar klanten wordt getransporteerd, is het belangrijk om te weten hoe de microbiologische waterkwaliteit zich gedurende dit proces gedraagt. Een hogere temperatuur kan leiden tot een hogere biologische activiteit. Bij eventuele warmtewinning – en dus een geringe daling van de drinkwatertemperatuur – bestaan die zorgen over eventuele microbiologische effecten niet. Van der Hoek licht toe: “Hoe meer koude je aan het water onttrekt, hoe hoger de temperatuur van het drinkwater na de uitwisseling van energie. Hier zit mogelijk een grens aan, want we willen natuurlijk niet dat de verkeerde micro-organismen in het drinkwater gaan groeien. Daarom was ons doel om met dit project te onderzoeken welke temperatuuruitwisseling toelaatbaar is. Dus tot welke temperatuur we kunnen gaan.”

Dubbele winst

De grens voor het onttrekken van koude aan het reinwater voor gebruik door Sanquin was al vastgesteld door de Inspectie Leefomgeving en Transport (ILT), het orgaan dat toezicht houdt op de drinkwaterbedrijven. “Aanvankelijk gaf ILT aan Waternet toestemming om deze vorm van aquathermie toe te passen tot een maximale temperatuur na warmtewisseling van 15 graden Celcius”, vertelt Van der Hoek. “Maar wanneer we die toelaatbare temperatuur kunnen verhogen, kun je de koude gedurende een langere periode in het jaar blijven onttrekken. Daarnaast is ook een grotere temperatuursprong mogelijk, waardoor je meer kunt koelen. Dat is dubbele winst. Daarom was het voor Waternet en Sanquin interessant om te kijken of we meer konden halen uit de bestaande installatie. Dat was onze drijfveer.”

Drie graden erbij

In twee laboratoriumopstellingen, één bij TU Delft en één bij Waternet, is op kleine schaal een distributienet aangelegd dat onder gecontroleerde omstandigheden de aquathermie van Waternet en Sanquin imiteert. Van der Hoek: “De watertemperatuur in de leidingen lieten we oplopen tot 25 en zelfs 30 graden Celcius. In geen van de gevallen had dit een nadelig effect op de microbiologische waterkwaliteit. Dat is heel mooi. Bovendien zagen we dat het opgewarmde water na terugkeer in het leidingnet tijdens het transport weer afkoelde door temperatuuruitwisseling met de bodem. Dit zorgt voor het afvlakken van de temperatuurverhoging.” Het zijn zeer veelbelovende resultaten, maar Van der Hoek blijft realistisch. “Toch is het niet zo dat we nu à la minuut bij die hoge temperaturen gaan werken, want dat past niet binnen de Nederlandse Drinkwaterwet. Hierin staat dat het water uit de kraan niet warmer mag zijn dan 25 graden Celcius. Maar op grond van de testuitslagen is ILT wel akkoord gegaan met een verhoging van de koudewinning van 15 naar 18 graden Celcius. Dat zijn drie graden erbij. Dit betekent dat we voor Sanquin meer energie uit het water kunnen halen. Dankzij deze alternatieve energiebron kan hun CO2-uitstoot omlaag, daar zijn ze heel blij mee. Ik sluit niet uit dat we in de toekomst de temperatuur nog verder mogen opschroeven.”

Extra inzichten

Het uitvoeren van de onderzoeken op twee locaties kostte best veel inspanning, geeft Van der Hoek toe. Maar het heeft ook extra inzichten opgeleverd, vanwege de verschillen in waterkwaliteit. “Het drinkwater dat Waternet produceert bevat een lagere concentratie organische stoffen dan het drinkwater van Evides, op de locatie van TU Delft”, weet Van der Hoek. “Zo konden we kijken of de waterkwaliteit an sich ook effect heeft op de toepassing van aquathermie. Op organische stof kunnen bacteriën namelijk beter groeien. Maar in beide gevallen was de microbiologische waterkwaliteit prima in orde.” Daarnaast is bij Waternet ook nog een test uitgevoerd met gechloord drinkwater en een iets hogere belasting aan organische stoffen, iets wat niet representatief is voor het Nederlandse drinkwater, maar wel voor het buitenland. Ook in dit geval is aquathermie toepasbaar met behoud van een goede microbiologische waterkwaliteit, vertelt Van der Hoek. Maakt dit de techniek interessant om ook te exporteren? “Zeker wel”, denkt hij. “In het buitenland wordt thermische energie al gehaald uit afvalwater. Maar de stap naar drinkwater moet nog worden gemaakt.”

Spinn-off

Binnen Nederland zijn de eerste tekenen van een spinn-off van het project al zichtbaar, vertelt Van der Hoek. “Nu TU Delft de positieve resultaten heeft gezien, is de Dienst Facililitaire Zaken in gesprek met Evides om op de campus van de universtiteit aquathermie toe te passen. Dit zou een mooie beweging kunnen zijn om meer waterbedrijven hierin mee te krijgen. Voor Waternet zelf dragen de projectresultaten bij aan de energietransitie die we hoog in het vaandel hebben staan. Bovendien wil de gemeente Amsterdam, mede-eigenaar van Waternet, van het gas af en de CO2-uitstoot moet omlaag. Daar sluit deze aquathermie heel goed bij aan. We gaan nu kijken of ook andere bedrijven met een koudevraag geïnteresseerd zijn.”

“Voor Waternet zelf dragen de projectresultaten bij aan de energietransitie die we hoog in het vaandel hebben staan.”

Promotieonderzoek

Een mooie afsluiting van het project is de promotie van onderzoekster Jawairia Imtiaz Ahmad aan TU Delft in december. Volgens Van der Hoek maakt dit de kracht van TKI goed zichtbaar. “Waternet en Sanquin waren al bezig met de technologie en hadden kennisvragen. Dankzij TKI zijn zij verbonden met een kennisinstelling. De drie partijen kwamen bij elkaar en vulden elkaar goed aan. Dit heeft erin geresulteerd dat we nu meer uit de innovatie kunnen halen.”