Oppervlaktewater als warmtebron: een duurzame oplossing voor verwarming

De transitie naar duurzame energie wordt steeds sneller ingezet in de woningbouw- en woningrenovatiebranche. In dit kader speelt de warmtepomp een steeds belangrijkere rol. Vooral warmtepompen die gebruikmaken van oppervlaktewater — een technologie die ook bekend staat als aquathermie — bieden een veelbelovende toekomst. Deze warmtepompen trekken warmte uit kanalen, sloten, meren of rivieren en kunnen daarmee dienen als duurzame verwarmingsbron. In dit artikel geven we een gedetailleerde uitleg over het principe van aquathermie, de voordelen en nadelen, de technische uitvoering en de toepassing in de praktijk. Alle informatie is gebaseerd op vertrouwbare bronnen die in de bronlijst vermeld staan.

Inleiding

Aquathermie is een vorm van warmtepomptechnologie die gebruikmaakt van oppervlaktewater, zoals kanalen, sloten of rivieren, als warmtebron. Deze techniek is in de afgelopen jaren flink in opkomst gekomen, vooral in regio’s met een rijke waterbouw, zoals Nederland. De technologie maakt gebruik van een water/water-warmtepomp, die warmte opneemt uit het oppervlaktewater en deze vervolgens gebruikt voor het verwarmen van woningen of gebouwen. In dit artikel bespreken we de werking, de voordelen, de beperkingen, en de toepassingsmogelijkheden van aquathermie in de context van woningbouw en renovatie.

Wat is aquathermie?

Aquathermie is een technologie die thermische energie uit oppervlaktewater onttrekt. Dit gebeurt via een warmtewisselaar die geplaatst wordt in een kanaal, sloot of rivier. Het water fungeert als een zogenaamde open bron voor een water/water-warmtepomp. De warmtepomp haalt warmte uit het oppervlaktewater en brengt deze over op een koelvloeistof, die vervolgens wordt gebruikt om het verwarmingssysteem aan te drijven. Deze technologie wordt vaak toegepast in gebieden waar een rijke waterbouw aanwezig is, zoals in de regio’s van Nederland.

Het gebruik van oppervlaktewater als warmtebron heeft zich in recente jaren ontwikkeld als een duurzame alternatief voor conventionele verwarmingsmethoden. Vooral in de context van de energietransitie en de verplichtingen van de EU en Nederland om CO2-uitstoot te verminderen, is aquathermie een interessante optie voor zowel particuliere als institutionele projecten.

Werking van een aquathermie systeem

Het aquathermiesysteem bestaat uit enkele kerncomponenten:

1. Warmtewisselaar in het oppervlaktewater: Dit is een constructie, meestal in de vorm van buizen of een plaatwisselaar, die ondergedompeld is in het water. Het water vloeit langs deze wisselaar, waarbij warmte overgebracht wordt naar een koelvloeistof.

2. Water/water-warmtepomp: Deze pompt warmte uit de koelvloeistof en verwerkt deze via een verdamper, compressor en condensor om het warme water op te wekken dat gebruikt wordt voor verwarming.

3. Verwarmingssysteem: Het warme water uit de warmtepomp kan gebruikt worden voor vloerverwarming, cv-installatie of warm tapwater.

Het systeem werkt op een vergelijkbare manier als andere warmtepompsoorten, zoals grond/water- of lucht/water-warmtepompen. De kern van de technologie ligt in het efficiënt onttrekken van warmte uit een stabiele en vrij toegankelijke bron, namelijk het oppervlaktewater.

Technische uitvoering

De technische uitvoering van een aquathermiesysteem vereist een zorgvuldige aanpak. De warmtewisselaar moet op een manier in het water worden geplaatst die voldoet aan milieueisen en veiligheidsnormen. In Nederland zijn er richtlijnen opgesteld die het gebruik van oppervlaktewater als warmtebron reglementeren. Deze richtlijnen hanteren bijvoorbeeld:

• De minimale diepte van het water voor de plaatsing van de wisselaar.
• De stroming van het water om te voorkomen dat er lokale verontreiniging of koeling optreedt.
• De afstand tot andere installaties of ecologische zones.

Daarnaast moet de warmtewisselaar zodanig geconstrueerd zijn dat het onderhoud minimaal is en dat er geen schade kan ontstaan aan het wateroppervlak of de omgeving. Vaak worden buizen of platewisselaars gebruikt die van een corrosieresistent materiaal zijn gemaakt, zoals polyethyleen of roestvrij staal.

Voordelen van aquathermie

Aquathermie biedt een aantal belangrijke voordelen die het een aantrekkelijke optie maken voor zowel particuliere als institutionele projecten.

1. Duurzame energiebron

Het gebruik van oppervlaktewater als warmtebron is een duurzame oplossing, omdat de energie die onttrokken wordt, gratis beschikbaar is. De warmte in kanalen, sloten en rivieren is afkomstig van de zon en het milieu. Hoewel er energie nodig is om de warmtepomp te laten werken, is de totale CO2-uitstoot van het systeem aanzienlijk lager dan bij conventionele verwarmingsmethoden.

2. Goed rendement

Aquathermie systeem vertonen een hoog seizoensgemiddeld rendement (SPF), vaak tussen 4,0 en 5,0. Dit betekent dat voor elke kWh elektriciteit die de warmtepomp gebruikt, er 4 tot 5 kWh warmte aan het systeem wordt toegevoegd. Dit is hoger dan bij lucht/water-warmtepompen en vergelijkbaar met grond/water-warmtepompen.

3. Geen boringen of grondverbruik

In tegenstelling tot grond/water-warmtepompen, die vaak verticale sondes of horizontale collectoren nodig hebben, is bij aquathermie geen grondverbruik nodig. Dit maakt de technologie aantrekkelijk in bebouwde omgevingen of waar boringen niet wenselijk zijn.

4. Passieve koeling mogelijk

Aquathermie systeem kunnen ook passieve koeling bieden in de zomer. Omdat het water in kanalen of sloten meestal rond de 15 tot 20°C ligt, kan het gebruikt worden om ruimtes te koelen zonder extra energie te verbruiken. Dit is een belangrijk voordeel in regio’s met warme zomers.

5. Subsidies en financiële voordeelen

In Nederland zijn er subsidies beschikbaar voor warmtepompinstallaties, waaronder aquathermie. Deze subsidies maken het mogelijk om de investeringskosten te verlagen. Het ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie biedt subsidies aan via het Energieakkoord voor duurzame woningbouw, en het Stuurgemengd Energiebeleid (SEB) biedt financiële ondersteuning aan particuliere huiseigenaren en woningcorporaties die duurzame verwarmingsoplossingen toepassen.

Nadelen van aquathermie

Hoewel aquathermie een veelbelovende technologie is, zijn er ook een aantal beperkingen en uitdagingen die in overweging moeten worden genomen.

1. Gebonden aan waterrijk gebieden

Aquathermie is enkel toepasbaar in regio’s met voldoende oppervlaktewater aanwezig. Dit beperkt de toepassing van de technologie in drogere of landbouwgebieden. In Nederland is het technologie vooral geschikt voor regio’s met een rijke waterbouw, zoals het noordoostelijke deel van het land.

2. Regulering en toestemmingen

De installatie van een warmtewisselaar in een kanaal of sloot vereist vaak toestemming van de waterbeheerder. In sommige gevallen is er ook een milieuovertreding nodig, vooral als de wisselaar in een ecologisch gevoelige zone is geplaatst. Dit kan leiden tot vertragingen in de projectrealisatie en extra kosten.

3. Beperkte schaalbaarheid

Aquathermie is vooral geschikt voor kleine tot middelgrote projecten. Het is minder geschikt voor grote collectieve verwarmingsprojecten of voor gebieden waar meerdere woningen gelijktijdig verwarmd moeten worden. In dergelijke gevallen zijn andere warmtepompvarianten, zoals grootschalige grond/water-warmtepompen, vaak efficiënter.

4. Geen zonnestand onafhankelijk

In tegenstelling tot zonnepanelen of geothermische warmtepompen die onafhankelijk zijn van de zonnestand, is aquathermie afhankelijk van de temperatuur van het water. In extreem koude winters kan de temperatuur van het oppervlaktewater zo laag worden dat de efficiëntie van de warmtepomp afneemt.

Toepassing in de praktijk

Aquathermie is in de afgelopen jaren succesvol toegepast in verschillende regio’s van Nederland. In het noordoosten, waar de waterbouw rijk is, zijn er tal van projecten gestart waarbij aquathermie wordt gebruikt voor de verwarming van woningen, scholen en kantoren.

Een bekend voorbeeld is het project in Westerwolde, waar een aquathermiesysteem is aangelegd voor de verwarming van een woningbouwproject. Het systeem maakt gebruik van een kanaal als warmtebron en levert warm tapwater en CV-temperatuur aan de woningen. Het project is gelukt door het samenwerken van woningcorporaties, waterbeheerders en installateurs, en heeft geleid tot een verminderde CO2-uitstoot en lagere energiekosten voor de bewoners.

In Sneek is een vergelijkbaar project gestart, waarbij aquathermie wordt toegepast voor de verwarming van een nieuwbouwproject. Het systeem is ontworpen om niet alleen verwarming te leveren, maar ook passieve koeling in de zomer.

Deze projecten illustreren hoe aquathermie een praktische en duurzame oplossing kan zijn voor zowel nieuwbouw als renovatieprojecten in regio’s met voldoende wateraanwezigheid.

Alternatieven en vergelijking met andere warmtepompsoorten

Aquathermie is slechts één van de vele warmtepompsoorten die beschikbaar zijn op de markt. Het is nuttig om de eigenschappen van aquathermie te vergelijken met andere warmtepompvarianten, zoals lucht/water- en grond/water-warmtepompen. Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste kenmerken van deze warmtepompsoorten.

De keuze voor een warmtepompsoort hangt af van meerdere factoren, zoals de beschikbaarheid van de warmtebron, de locatie van het project, de budgettaire beperkingen, en de gewenste warmte- en koelcapaciteit. In regio’s met voldoende oppervlaktewater kan aquathermie dus een aantrekkelijke keuze zijn, terwijl in drogere gebieden of in bebouwde omgevingen lucht/water- of grond/water-warmtepompen beter geschikt zijn.

Kansen en uitdagingen voor de toekomst

Aquathermie is een relatief jonge technologie die nog in ontwikkeling is. In de komende jaren worden er verwachtingen gekoppeld aan het verdere uitrollen van de technologie, zowel op technisch als op beleidsniveau.

Op technisch niveau zijn er innovaties in de ontwikkeling, zoals het gebruik van PVT-panelen (zonnepanelen met thermische functie) als warmtebron. Deze panelen combineren stroom- en warmteopwekking en kunnen gebruikt worden in combinatie met warmtepompen. In de toekomst kan deze technologie een waardevolle aanvulling zijn op aquathermie, vooral in regio’s waar zowel oppervlaktewater als zonnestraling beschikbaar zijn.

Op beleidsniveau is er in Nederland een duidelijke wens om de overgang naar duurzame verwarmingsbronnen te versnellen. Het kabinet heeft aangegrepen dat warmtepompen een centrale rol zullen spelen in de toekomstige energievoorziening en heeft daarom subsidies en belastingvoordeeltjes ingevoerd. Dit maakt het mogelijk dat aquathermie in de komende jaren een grotere rol speelt in zowel nieuwbouw als renovatieprojecten.

Toch blijven er ook uitdagingen. De regulering van het gebruik van oppervlaktewater als warmtebron is nog niet volledig afgebakend en kan variëren per regio. Daarnaast is er op dit moment nog weinig ervaring met grootschalige aquathermieprojecten, wat betekent dat er nog onzekerheid is over de langdurige prestaties en kosten.

Conclusie

Aquathermie biedt een veelbelovende toekomst voor de duurzame verwarming van woningen en gebouwen. Het gebruik van oppervlaktewater als warmtebron is een innovatieve en schone technologie die aansluit bij de doelstellingen van de energietransitie. In regio’s met een rijke waterbouw is aquathermie een aantrekkelijke optie die kan bijdragen aan een lagere CO2-uitstoot en lagere energiekosten. De technologie biedt een hoog rendement, passieve koeling en geen grondverbruik, waardoor het geschikt is voor zowel particuliere als institutionele projecten.

Toch zijn er ook beperkingen en uitdagingen. De technologie is afhankelijk van de beschikbaarheid van oppervlaktewater en vereist regelgeving en toestemmingen. Daarnaast is er op dit moment nog weinig ervaring met grootschalige projecten, wat betekent dat er nog onzekerheid is over de langdurige prestaties en kosten.

In de komende jaren zal aquathermie waarschijnlijk een grotere rol spelen, zowel in de woningbouw als in de renovatiebranche. Innovaties zoals PVT-panelen en het verdere ontwikkelen van de regulering zullen belangrijk zijn voor de verdere uitrol van de technologie.

Bronnen

1. Alles over oppervlaktewater als bron warmtepompen (aquathermie)
2. Warmtepomp-weetjes.nl
3. Alles over warmtepompen – Res Urgenda
4. Grond/water-warmtepomp – Viessmann
5. Brine/water-warmtepomp – Warmtepomp-weetjes.nl