Stromend water wordt al meer dan een eeuw gebruikt om energie op te wekken, maar in de laatste decennia zijn er ook nieuwe duurzame toepassingen van water ontdekt. Naast de zon, de wind en biomassa heeft drinkwater namelijk potentie om bij het rijtje van groene energiebronnen te horen. Onder andere het opwekken van thermische energie uit drinkwater en het recyclen van de reststoffen uit de drinkwaterproductie, banen de weg voor een duurzame drinkwatersector.
Thermische energie uit water
“De temperatuur van drinkwater kan omgezet worden in thermische energie”, zegt Jan Peter van der Hoek, professor drinkwatervoorziening aan de Technische Universiteit Delft. Hij refereert hierbij aan TED: Thermische Energie uit Drinkwater. Zo wordt drinkwater met een lage temperatuur bijvoorbeeld gebruikt voor koelsystemen, en warmer water voor het verwarmen van gebouwen en huizen. Een methodiek die fors bespaart op elektriciteit, en steeds meer bedrijven en organisaties springen dan ook op deze ontwikkeling in.
“Een voorbeeld daarvan is de bloedbank Sanquin, die samenwerkt met Waternet. Normaliter zou zo’n organisatie ongeveer 2000 megawattuur per jaar nodig hebben voor het koelen van bloedplasmaproducten, maar met TED is dat slechts 120 megawattuur. Dit betekent een forse besparing op energie en daarmee ook CO₂-uitstoot.” Deze vorm van energieopwekking is niet alleen mogelijk met drinkwater. Thermische energie kan ook opgewerkt worden uit oppervlaktewater (TEO) en afvalwater (TEA).
Koude-warmteopslag
De installaties die voor dit soort doeleinden gebruikt worden, bestaan uit warmtewisselaars, leidingen en warmtepompen, en zijn bijvoorbeeld gekoppeld aan het netwerk van leidingen. Dit kunnen dus drinkwaterleidingen of afvalwaterleidingen zijn. Het water stroomt hierbij door de leiding en bereikt de warmtewisselaar. Daar wordt de koude of warmte uit het water afgegeven en overgebracht naar een ander geschikt medium zoals grondwater, waar het wordt opgeslagen in de bodem. De koude of warmte kan dan op een ander tijdstip weer gebruikt worden, en het water stroomt vervolgens weer terug naar de leiding.
“Met TED, TEO en TEA kan energie dus worden opgeslagen in de bodem”, legt Frank Oesterholt uit. Hij is senior onderzoeker bij het onderzoeksinstituut voor de waterketen KWR. “Die energie kan op geschikte momenten weer uit de grond gehaald worden voor verwarmings- of koelprocessen.” In de zomer kan de temperatuur van drinkwater namelijk oplopen tot twintig graden en moet het afgekoeld worden. Daar staat tegenover dat mensen in de winter vaak juist meer warmte nodig hebben, en die ‘zomerwarmte’ haal je dan uit de bodem. Zo wordt er op een slimme manier gebruikgemaakt van de schommelende temperatuur. “Op deze manier kunnen we het opwekken van thermische energie uit verschillende soorten water perfect combineren met warmte en koudeopslag: KWO.”
Recyclen van reststoffen
Naast het opwekken van thermische energie uit water, kunnen de reststoffen van drinkwaterproductie ook voor andere duurzame doeleinden gebruikt worden. Bij het zuiveren van drinkwater blijft er bijvoorbeeld ijzerhoudend slib over, en bij het onthardingsproces komt er kalk vrij. Deze reststoffen zijn weer nuttig voor andere sectoren zoals de bouw, glas- en tapijtindustrie. Een ander voorbeeld is ijzerchloride dat veel wordt toegepast in de productie van drinkwater. Deze reststof kan weer ingezet worden om rioolstank in huizen en kantoren te bestrijden. Zo zijn er nog meer praktische toepassingen van de ‘afvalstromen’ van water, en om deze optimaal te kunnen benutten is de samenwerking tussen sectoren van essentieel belang.
“De Nederlandse drinkwaterbedrijven hebben AquaMinerals opgezet, een soort dochteronderneming die de afvalstromen van water verzamelt en verwerkt. De reststoffen die daaruit teruggewonnen worden, krijgen zo allemaal een nuttige herbestemming,” vertelt Van der Hoek. Dit samenwerkingsverband functioneert dus als een intermediair tussen de aanbieders en de afnemers van deze stoffen, en brengt veel praktische voordelen met zich mee. Het voorkomt en vermindert namelijk de kosten van transport en productie: twee processen die ook erg energie-intensief zijn. Hiermee worden er dus twee vliegen in één klap geslagen.
Opwekken van groene energie
“Waterschappen en drinkwaterbedrijven zijn publieke organen en voelen een maatschappelijke verantwoordelijkheid als het gaat om het nastreven van een energie- en CO₂-neutrale samenleving”, stelt Oesterholt. Deze organisaties doen dit dan ook op drie verschillende manieren: energieterugwinning met initiatieven als TED en KWO, energiebesparing in de eigen keten door bijvoorbeeld reststoffen te recyclen, maar ook door zelf groene energie op te wekken. “Steeds meer drinkwaterbedrijven bouwen zonnepanelen en windmolens op hun eigen terrein, om zo bij te dragen aan een duurzame wereld.”
De keerzijde van groene energie is echter dat er op sommige extreem zonnige of winderige dagen een overschot aan stroom wordt geproduceerd. Dit overschot kunnen de producenten dan niet kwijt, omdat de energiebehoefte dan vaak niet groot genoeg is. “Zo zijn er in Duitsland situaties bekend waarin er zoveel groene energie geproduceerd werd dat zakelijke afnemers voor hun verbruik betaald kregen”, vertelt Oesterholt.
Mede daarom is KWR samen met Waternet en andere partners het Power to X-initiatief begonnen, dat erop gericht is om de gehele samenleving te verduurzamen door de speerpunten thermische energie, waterstof en mobiliteit aan te pakken. “Met Power to X zetten we die overmaat aan groene stroom om in andere energievormen zoals thermische energie en waterstof. De thermische energie slaan we weer op in de bodem en de waterstof gebruiken we bijvoorbeeld voor mobiliteit.” Waterstof wordt namelijk gezien als dé groene brandstof van de toekomst, en kan gebruikt worden om motoren van elektrische auto’s aan te drijven.
Toekomst van de drinkwatersector
Sinds afgelopen decennia wordt er wereldwijd steeds meer gezocht naar duurzame energiebronnen, en de zon, wind en biomassa waren altijd de meest voor de hand liggende opties. De laatste tien jaar worden er echter steeds meer mogelijkheden binnen verschillende sectoren onder de loep genomen, waaronder ook de waterindustrie. “Thermische energie uit water is echt iets van de laatste paar jaren, maar is een laagwaardige energiebron”, volgens Van der Hoek. “Om er optimaal gebruik van te kunnen maken moet de waterinfrastructuur aangepast worden.” Toch is hij er wel van overtuigd dat het in de toekomst een rendabele bron van groene energie wordt. “Het is een hele duurzame vorm van energie die het gebruik van fossiele brandstoffen vermijdt én kan concurreren in de kosten.”
Oesterholt relativeert: “Alles wat we in de waterketen aan duurzaamheid doen kan bijdragen, maar de bijdrage van bijvoorbeeld TED is relatief gezien zeer gering. Dan zet het bouwen van windmolens in de oceaan echt meer zoden aan de dijk.” Het is volgens hem wel belangrijk om bepaalde aspecten te heroverwegen om aan de duurzaamheidsdoelstellingen van de toekomst te kunnen voldoen. “De discussie over het aardgasvrij maken van woningen is belangrijk, maar richt zich voornamelijk op het verwarmen van woningen. Mensen beseffen vaak niet dat water uit de kraan ook met aardgas is opgewarmd. Als we op zoek gaan naar andere manieren om onze huizen te verwarmen, zullen we dus ook nieuwe verwarmingsmethodes moeten bedenken voor het water dat we gebruiken.” Er worden dus al goede stappen gemaakt naar een duurzame waterindustrie, maar er zullen er nog vele moeten volgen.
