Riothermie kansenkaart gemeente Velsen Notitie

Riothermie kansenkaart Velsen 1\18

Contactpersoon ir. H.M. (Harry) de Brauw

Datum 18 december 201212

Kenmerk N003-1206962HBA-lhl-V01-NL

Riothermie kansenkaart gemeente Velsen

1 Inleiding In Nederland is de vraag naar warmte circa 40 % van de totale energievraag, meer dan tweemaal

de elektriciteitvraag. Deze substantiële energiepost kan verkleind worden door terugwinning van

warmte uit het afvalwater.

Een deel van de warmte in een huishouden wordt afgevoerd door de riolering. Denk daarbij aan

het warme water van de douche of wasmachine. De warmteafvoer door de riolering wordt

geschat op 15 à 20% van het totale energieverbruik binnen huishoudens. Nu de Energie Prestatie

Coëfficiënt (EPC) van gebouwen steeds lager wordt, wordt het energielek via warmwaterlozing

van gebouwen steeds belangrijker. Voor modern geïsoleerde gebouwen wordt het energieverlies

via de riolering zelfs op 50 % van het totale warmteverlies geschat. Het is dan ook niet

verwonderlijk dat er steeds meer aandacht is voor het warmtepotentieel in afvalwater.

Opdracht

De gemeente Velsen heeft Tauw opdracht gegeven voor het opstellen van een Riothermie

kansenkaart. Hierin is het rioolstelsel van de gemeente onderzocht op kansen voor Riothermie.

Hiertoe is gebruik gemaakt van het drinkwaterverbruik, deze gegevens zijn afkomstig van het

drinkwaterbedrijf PWN. De potentiële afnemers van de thermische energie zijn door de gemeente

Velsen aangeleverd. Daarnaast is een schatting gemaakt hoeveel CO2 jaarlijks bespaard kan

worden wanneer deze techniek grootschalig in de gemeente geïmplementeerd wordt.

Leeswijzer

Deze notitie geeft achtergrondinformatie over Riothermie en de kansenkaart. In de bijlagen staan

de resultaten van het onderzoek: de kansenkaart, een overzicht met de potentiële afnemers en

een kaart die inzicht geeft in de dwa-debieten in het stelsel.

De paragrafen 1.1 en 1.2 lichten toe wat Riothermie en de kansenkaart inhouden. In paragraaf

1.3 lichten wij toe hoe de kaart opgesteld is en in paragraaf 1.4 welke stappen genomen kunnen

worden na oplevering van de kaart.

Riothermie is afhankelijk van aanbod en afname van thermische energie; in hoofdstuk 2 wordt het

aanbod besproken, in het hoofdstuk 3 de potentiële afnemers. Hoofdstuk 4 maakt een schatting

van de maximaal mogelijke CO2-besparing als riothermie grootschalig wordt ingezet.

Notitie


Riothermie kansenkaart Velsen

2\18

Types warmtewisselaar en kosten worden in hoofdstuk 5 gepresenteerd. In hoofdstuk 6 volgen

tot slot de conclusies.

De volgende gegevens zijn opgenomen in de bijlagen:

Bijlage 1: Kansenkaart

Bijlage 2: Lijst met afnemers

Bijlage 3: Kaart met debieten in het gehele rioolstelsel op basis van het drinkwaterverbruik

1.1 Wat is Riothermie Riothermie is een methodiek waarmee thermische energie uit het afvalwater kan worden

teruggewonnen. Deze energie kan gebruikt worden voor het verwarmen of koelen van gebouwen

of installaties, die in de nabijheid van de riolering staan. Hiertoe wordt een warmtewisselaar in

contact gebracht met het afvalwater waarmee warmte of koude wordt gewonnen. Het afvalwater

stroomt over de warmtewisselaar en geeft haar warmte hieraan af. Door de warmtewisselaar

stroomt een transportvloeistof die de warmte opneemt en deze via een leiding transporteert naar

de afnemer. De temperaturen zijn dan nog relatief laagwaardig (afhankelijk van het seizoen

tussen ongeveer 8 en 23 ºC) en meestal nog niet direct bruikbaar. Door middel van een

warmtepomp wordt de temperatuur naar een bruikbaar niveau gebracht.

Riothermie is goed combineerbaar met andere ‘thermische methodieken’, zoals

warmtekoudeopslag (WKO) in de bodem en thermische energie uit oppervlaktewater. Bij WKO

kan Riothermie toegepast worden om een eventuele onbalans in de ondergrond te herstellen. De

onbalans in vraag en aanbod (in hoeveelheid of in beschikbaarheid) is een veel voorkomend

probleem dat momenteel vaak verholpen wordt door inzet van fossiele brandstoffen.



3\18

Figuur 1.1 Principeschema Riothermie

Riothermie kan toegepast worden op locaties waar voldoende aanbod en vraag naar thermische

energie is. In de stad komen veelal hotels, appartementen, kantoren en zwembaden in

aanmerking. De rioolwaterzuivering biedt eveneens goede mogelijkheden. Met de gewonnen

warmte uit het effluent kan bijvoorbeeld slib gedroogd worden, het vergistingsproces op gang

gebracht worden of het influent verwarmd worden. Ook is het mogelijk om asfalt te verwarmen

en/of te koelen. Hierdoor wordt de levensduur van het asfalt verlengd en kan (onverwachte)

gladheid voorkomen worden.

Ervaringen in het buitenland

Op diverse plaatsen in de wereld wordt al jaren thermische energie uit de riolering gewonnen.

Zwitserland is hierin koploper met meer dan 25 jaar aan ervaring. Onder andere

wooncomplexen, een postcentrum, het Olympisch dorp te Vancouver en bejaardentehuizen

maken gebruik van deze groene vorm van energie. Over de afgelopen 20 jaar heeft de techniek

zich doorontwikkelt tot een volledig product welke voordelen biedt op het gebied van energie,

kosten en milieu. Figuur 2 geeft een overzicht van locaties met functionerende en geplande

rioolwarmtewisselaars in Zwitserland ten tijde van het jaar 2005. Hierbij wordt onderscheid

gemaakt naar energie winning uit influent water, effluent water. Tevens wordt aangegeven

waarvoor de gewonnen energie gebruikt wordt: ruimteverwarming, ruimteverwarming en warm

water, of ruimte-verwarming en -koeling.



4\18

Figuur 1.2 Thermische energiewinning in Zwitserland uit de riolering (2005). Onderscheid wordt gemaakt

naar energie winning uit influent water (Rohabwasser), effluent water (aus geklärtem abwasser). De

gewonnen energie wordt ingezet voor: ruimteverwarming (Raumheizing), ruimteverwarming en warm water

(Raumheizung und Warmwasser), en ruimte-verwarming en –koeling (raumheizung und Klimatisierung

(Kuhlen)1

Een aantal voorbeelden van gerealiseerde projecten zijn: Een wooncomplex in Wipkingen

(Zwitserland) bespaart jaarlijks 1500 ton CO2 en in het postcentrum van Mullingen (Duitsland)

loopt deze reductie op tot 3400 ton in een jaar. Besparingen in het kader van energie liggen in de

range van 150 MWh en 6500 MWh per jaar. Investeringskosten worden met de huidige stijgende

energieprijzen steeds sneller terugverdiend.

1 L. Rometsch (2005) Warmegewinnung aus abwasserkanalen (IKT)



5\18

Invloed op de zuivering

Voor het Hoogheemraadschap van Rijnland is het van belang dat de temperatuur van het

afvalwater op de zuivering niet te koud is. Dit kan negatieve effecten hebben op het

zuiveringsrendement van de rwzi. Wanneer warmte uit het afvalwater gewonnen wordt heeft dit

effect op de temperatuur van het afvalwater, deze zal iets afkoelen. Doordat er grote

hoeveelheden afvalwater door de riolering stromen is het effect van een Riothermiecentrale op

het afvalwater beperkt. Meestal is de temperatuurdaling van het afvalwater minder dan 0,5 ºC. De

temperatuur van het afvalwater zal zich vervolgens aanpassen aan de omgeving, deze wordt

onder andere beïnvloed door de bodem, buitenlucht en andere afvalwaterstromen. Over het

algemeen worden geen problemen verwacht bij het beperkt toepassen van Riothermie, ook

doordat de systemen worden voorzien van een traditionele gasketel die in koude periodes de

piekvraag kan ondervangen. Zodoende kan de warmtewinning uit het afvalwater worden gestopt

zonder dat de afnemer daar last van ondervindt. Ons advies is om bij Riothermie-projecten

Rijnland te betrekken en eventuele aandachtpunten met hen te bespreken.

1.2 Wat is de kansenkaart Riothermie De kansenkaart geeft in één oogopslag inzicht in de locaties die geschikt zijn voor Riothermie.

Het maakt duidelijk welke riolen veel thermische energie bevatten (het aanbod) en waar

eventuele afnemers van deze energie gevonden kunnen worden (de afnemers). Waar aanbod en

afnemer bij elkaar in de buurt gelegen zijn, liggen er kansen voor Riothermie. De maximale

afstand wordt bepaald door de (financiële) mogelijkheden om een leiding voor de

transportvloeistof tussen aanbod en afnemer te plaatsen.

De kansenkaart is ook bedoeld om binnen de gemeente meer bekendheid te geven aan de

potenties van deze duurzame energiebron. De kaart is een aanleiding om met verschillende

beleidsterreinen (klimaat, milieu, ruimte en duurzaamheid) te bespreken of ontwikkeling van

Riothermie voor de gemeente Velsen meegenomen moet worden in de beleidsontwikkelingen

betreffende energie en duurzaamheid. Ook kunt u de kaart gebruiken als communicatiemiddel

naar de markt (gebouweigenaren). Zij kunnen hiermee immers inzien of hun gebouw aan een

riool gelegen is waarmee het gebouw potentieel duurzaam verwarmd en/of gekoeld kan worden.

In bijlage 1 is de kansenkaart weergegeven. De digitale versie van de kansenkaart betreft een

gelaagde pdf. Dit betekent dat lagen in de kaart aan- en uitgezet kunnen worden.

In de kansenkaart is gebruik gemaakt van het debiet zoals berekend op basis van het

drinkwaterverbruik.

1.3 Hoe wordt de kansenkaart Riothermie gemaakt Bij Riothermie zijn het aanbod van thermische energie (de riolering) en de afnemer(s) hiervan

twee onderdelen die letterlijk onmisbaar met elkaar verbonden zijn. Aanbod en afnemer dienen

op niet al te grote afstand van elkaar gelegen te zijn om een project te kunnen realiseren.



6\18

In de praktijk is de maximale afstand voor een economisch haalbaar project in de stad ongeveer

300 meter (in verband met de kosten voor het trekken van leidingen onder wegen en dergelijke).

In het buitengebied waar veelal onverharde grond aanwezig is kan de afstand wat groter zijn. De

afstand is ook afhankelijk van de hoeveelheid energie die uit de riolering wordt benut. Wanneer

veel thermische energie wordt onttrokken en benut zal dit tot een relatief grote kostenbesparing

op conventionele energie resulteren, wat een grotere investering in onder andere

transportleidingen verantwoordt.

In de kansenkaart zijn zowel het aanbod als de afnemers opgenomen. In hoofdstuk 2 is het

aanbod toegelicht, de afnemers komen in hoofdstuk 3 aan bod.

1.4 Een geschikte locatie - en verder Wanneer uit de kansenkaart een geschikte locatie naar voren komt kunnen vervolgstappen gezet

worden om Riothermie te verwezenlijk. Een quickscan is hierbij de geëigende volgende stap

waarbij op hoofdlijnen bepaald wordt of een project haalbaar is. In een quickscan worden de

investeringskosten, terugverdientijd en CO2-balans in beeld gebracht. Wanneer de quickscan

positieve resultaten toont kan een voorontwerp opgesteld worden waarop het project aanbesteed

kan worden.

2 Aanbod van thermische energie Het aanbod van thermische energie uit het afvalwater is afhankelijk van een tweetal variabele

factoren: het debiet en de mogelijke temperatuurverlaging van het afvalwater. Dit wordt

verduidelijkt aan de hand van de volgende formule waarmee berekend wordt hoeveel thermisch

vermogen uit het riool onttrokken kan worden:

C][º ewisselaar van warmtgevolge ten afvalwater ingr veranderTemperatuuΔT

kg/m 1000 water Dichtheid

C)º *kJ/(kg 4,18 water warmteeSoortelijkc

/s][m ontrekkingafvalwaterDebiet Q

[kW]Vermogen P

:Waarin

ΔT**c*QP

3w

w

3

ww

In deze formule zijn alleen het debiet en de temperatuur variabel. De overige parameters zijn

bekende constanten.



7\18

2.1 Het debiet Hoewel het soms anders aanvoelt regent het in Nederland ongeveer 8% van de tijd2. Wanneer

het regent levert het afstromende hemelwater een aanzienlijk aandeel van de totale

afvalwaterstroom in de gemengde riolering. Gezien de relatief beperkte periode waarin neerslag

plaatsvindt houden wij hiermee geen rekening bij het ontwerpen van een Riothermie project. Bij

het opstellen van de kansenkaart is daarom alleen uitgegaan van het dwa-water (droog weer

afvoer). In de stad is dit afvalwater voornamelijk afkomstig van huishoudens. Het dwa debiet is

gemodelleerd op basis van het gemeentelijk rioleringsmodel. Hierin is het rioleringssysteem

opgenomen waarbij bronnen van afvalwater (huishoudens, bedrijven, industrie) lozen op de

dichtstbijzijnde rioolput. De hoeveelheid afvalwater die per bron geproduceerd wordt kan met

enige zekerheid bepaald worden door gebruik te maken van de cijfers van het drinkwaterverbruik

per postcode gebied (zie paragraaf 2.1.1).

Industrie en bedrijven met een grote vraag naar water gebruiken vaak grondwater of

oppervlaktewater. Wanneer zij dit lozen op de riolering zal dit afvalwater niet meegenomen

worden met de hierboven beschreven methode.

Over de dag fluctueert de afvoer van het huishoudelijk afvalwater. In de ochtend en avond treedt

een duidelijke piek op ten gevolge van douche, toilet en kook activiteiten. ’s Nachts is de afvoer

van huishoudelijk afvalwater aanzienlijk lager. Dit wordt geïllustreerd in Figuur 2.1 waarin een

typische dwa-curve van een woonwijk zichtbaar is. Om een Riothermie project optimaal te laten

functioneren, dient de warmtewisselaar zoveel mogelijk bedekt te zijn met rioolwater. Daarom

wordt deze ontworpen op het debiet en de bijbehorende waterstand die overdag optreedt (globaal

tussen 6.00 en 22.00 uur). In de nachtelijke uren wordt de winning van thermische energie

gestopt omdat te weinig afvalwater aangeboden wordt om de warmtewisselaar te bedekken.

2 Bron: KNMI



8\18

Figuur 2.1 DWA-curve voor een woonwijk (verhouding debiet op de verticale as)

Bij het opstellen van de kansenkaart is gemodelleerd met een constante afvalwaterstroom. Hierbij

is aangenomen dat 85% van het dagelijkse afvalwater tussen 6:00 en 22:00 (periode van 16 uur)

geloosd wordt.

2.1.1 Afvoer op basis van drinkwatergegevens

Het drinkwaterbedrijven PWN houdt bij wat het drinkwaterverbruik per afnemer per jaar is. Deze

informatie is per postcodegebied beschikbaar. Door de drinkwatergegevens te combineren met

de gegevens van het CBS over inwoners per buurt en de gebouwvlakken uit de Basisregistraties

Adressen en Gebouwen (BAG), is een goed beeld verkregen van de lozing per rioolput. Daarbij is

met deze methode ook de afvalwaterlozing van zakelijke gebruikers meegenomen, tenzij het

geloosde afvalwater afkomstig is van bijvoorbeeld een grondwateronttrekking. Bij deze methode

is er vanuit gegaan dat 100% van het afgenomen drinkwater geloosd wordt op de riolering. In

tabel 1 is het drinkwaterverbruik in 2009 van de gemeente Velsen weergegeven. In 2009 telde de

gemeente Velsen ongeveer 63.200 inwoners.

Tabel 2.1 Drinkwaterverbruik gemeente Velsen in 2009 (bron PWN)

Drinkwaterverbuik

(m3/ jaar)

Drinkwaterverbruik

(l/pers/dag)

Aandeel

Huishoudens 2.555.523 111 85,6%

Zakelijk gebruik 429.928 19 14,4%

Totaal 2.985.451 130 100,0%

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00

Tijdstip (uur)



9\18

Overigens moet opgemerkt worden dat de splitsing in zakelijk en huishoudelijk drinkwaterverbruik

niet geheel correct hoeft te zijn. Er is namelijk huishoudelijk verbruik mogelijk op een zakelijke

aansluiting (bijvoorbeeld appartementencomplexen via VVE’s) en omgekeerd.

Het debiet door de riolering dat met behulp van deze gegevens gemodelleerd is, is weergegeven

in bijlage 3.

2.2 De temperatuur Bij de berekening van de hoeveelheid thermische energie die uit het afvalwater wordt onttrokken

wordt gekeken naar de temperatuurverlaging van het afvalwater (∆T) die hiermee gepaard gaat.

Deze hoeveelheid energie zegt nog niets over het temperatuurniveau, oftewel de kwaliteit van de

energie. Hoe warmer het afvalwater is, hoe minder elektrische energie gebruikt hoeft te worden

om de beoogde gebruikstemperatuur bij verwarming te halen. Bij het koelen van gebouwen is het

uiteraard voordeliger als het afvalwater kouder is. Doormiddel van WKO kan optimaal gebruik

worden gemaakt van de invloed van seizoenen, dit is niet in deze kansenkaart meegenomen.

Bij het berekenen van het potentieel winbaar vermogen uit afvalwater is uitgegaan van een

temperatuurverandering van het afvalwater van 1ºC.

3 Afnemers van thermische energie Zoals gesteld in paragraaf 1.4 zijn aanbod en afnemers van thermische energie van elkaar

afhankelijk en dienen zij zich op niet al te grote afstand van elkaar te bevinden. De gemeente

Velsen heeft een lijst met potentiële afnemers van de thermische energie opgesteld. Deze lijst is

opgenomen in bijlage 2 en is als volgt tot stand gekomen:

Als eerste is met behulp van de BAG een overzicht gemaakt van de in Velsen aanwezige

buurthuizen, hotels, gemeentelijke gebouwen, scholen, zorginstellingen, grote kantoren,

eigendom woningcorporaties en supermarkten

Vervolgens zijn de gebouwen geselecteerd die een dakoppervlak hebben dat groter is dan

500 m2. Appartementcomplexen zijn alleen geselecteerd wanneer deze meer dan 20

woningen hebben

Gebouwen die aan bovengenoemde voorwaarden voldoen en op niet te grote afstand van

potentieel interessante riolering voor Riothermie gelegen zijn, zijn opgenomen op de kaart

Deze afnemers zijn verwerkt in de kansenkaart (bijlage 1). De opgenomen afnemers hebben naar

verwachting een grote vraag naar warmte en/of koude. Onbekend is hoe groot deze vraag is en

bij welk temperatuursniveau.



10\18

In de kaart zijn tevens de locaties van bestaande WKO-systemen (Warmte Koude Opslag)

opgenomen. Een WKO-systeem dient op jaarbasis in balans te zijn, dat wil zeggen dat evenveel

warmte en koude uit de bodem onttrokken als geïnfiltreerd wordt. Deze systemen zijn niet altijd in

balans (een gelijke warmte- en koudevraag gemeten over een heel jaar). Door middel van

externe warmte- of koudebronnen, zoals Riothermie, kan een dergelijke WKO geregenereerd

worden. Niet alleen voldoet een dergelijk systeem daarmee aan de eisen, het leidt tevens tot

besparing op het gebruik van fossiele brandstoffen en CO2 uitstoot.

4 Potentiële CO2 besparing door Riothermie Bij het bepalen van de CO2 reductie als gevolg van Riothermie moet rekening gehouden met de

energievraag en energie aanbod. Daarnaast zijn gegevens omtrent het aanbod, nabijheid,

compactheid en temperatuur van afvalwater van groot belang. In dit hoofdstuk geven we daarom

op een zeer globale wijze aan welke reductie van CO2 uitstoot in Velsen te verwachten valt bij

maximale toepassing van Riothermie. Hierbij worden een viertal scenario’s doorgerekend:

1. Verwarming door Riothermie

2. Koeling door Riothermie

3. Verwarming door Riothermie met WKO

4. Koeling door Riothermie met WKO

Bij deze berekening zijn van de volgende kentallen gebruik gemaakt:

Debiet afvalwater per persoon per dag 120 liter/inw/dag

Aandeel van afvalwater dat overdag afstroomt 85%

CO2 uitstoot aardgas grijs3 1,78 kg/m3 = 56,kg/GJ

CO2 uitstoot elektriciteit grijs4 0,566 kg/ kWh = 157 kg/GJ

Verbrandingswaarde Gronings aardgas (ondergrens) 31,65 MJ/m3

Huishoudelijk aardgasverbruik per persoon per jaar5 21,4 GJ/inw/jaar

Aandeel gasverbruik voor verwarming woning 73%

Huishoudelijk energieverbruik voor koeling6 588 kWh/hh/jaar = 2,1 GJ/jaar

Gasverbruik per huishouden 1500 m3/hh/jaar

Aantal inwoners per huishouden 2,3

Aantal inwoners Velsen7 67.000

3 Cijfers en tabellen 2007, Senternovem, 2007 4 Cijfers en tabellen 2007, Senternovem, 2007 5 CBS, 2011 6 RIVM rapport 408129015 7 Wikipedia, 2012



11\18

4.1 Scenario 1: verwarming in winter door Riothermie Scenario specifieke uitgangspunten:

Temperatuursdaling van afvalwater door wtw 1 ºC

Benuttingstemperatuur in woning 40 ºC

Temperatuur rioolwater in winter 10 ºC

Warmte wordt gevraagd gedurende 5 mnd/ jaar

Aantal keer dat wtw in afvalwaterketen wordt toegepast 8*

* Verondersteld wordt dat het mogelijk is om 8 keer warmte te winnen uit de totale

afvalwaterstroom. Hierbij wordt aangenomen dat de temperatuur van de omgeving (voornamelijk

de bodem, rioollucht en buitenlucht) de afvalwaterstroom na het passeren van een wtw

(warmtewisselaar) weer opwarmt naar de evenwichtssituatie. Hoeveel meter riolering

noodzakelijk is voor het terugbrengen naar de evenwichtssituatie is niet exact bekend. Dit vraagt

verder onderzoek.

Uitgaande van lage temperatuursverwarming (afnemers temperatuur van 40 ºC) en een

rioolwater temperatuur van 10 ºC (winter situatie) zal een systeem een COP van ongeveer 4

kennen. Dit betekent dat 75% van de warmte ‘gratis’ uit het riool afkomstig is en voor 25% wordt

voorzien in de vorm van elektriciteit. In plaats van 100% gas is dus slechts 25% elektriciteit nodig.

Per GJ wordt daardoor 56 kg CO2 uitstoot vanuit de verbranding van aardgas bespaard. Daar

staat tegenover dat per GJ 157 / 4 = 39 kg CO2 wordt uitgestoten bij de opwekking van grijze

elektriciteit. De potentiële netto CO2 besparing bedraagt dus 56 - 39 = 17 kg/ GJ. Wanneer de

gebruikte elektriciteit groen wordt opgewekt bedraagt de besparing 56 kg/ GJ. Een inwoner

verbruikt op jaarbasis ongeveer 15,07 GJ primaire energie voor de verwarming van de woning

(73% van 21,4 GJ, zie figuur 2). Bij de toepassing van Riothermie wordt dus een CO2 uitstoot van

17* 15,07 = 252 kg per inwoner bespaard. Uitgaande van het gebruik van groene stroom

bedraagt deze 15,07 * 56 = 844 kg/inw/jaar.



12\18

Electrisch verwarmen en warm water

(electrisch); 518

Verlichten (electrisch); 563

Koelen (electrisch); 612

Verwarmen (aardgas); 15.597

Wassen en drogen (electrisch); 734 Koken (aardgas); 816

Diverse apparaten (electrisch); 1.100

Warm water (aardgas); 4.987

Figuur 4.1 Primair energieverbruik per inwoner per jaar in MJ

In het huishoudelijk afvalwater zit te weinig thermische energie om elk huishouden hiermee te

verwarmen. Uit de volgende berekening blijkt dat het afvalwater van 173 huishoudens voldoende

is om 1 huishouden te verwarmen: Het afvalwater in de winter (5 maanden) kent een

energiedichtheid van: 0,12 l/inw/dag * 365 dag /12 mnd * 5mnd * 1 ºC * 4,2 kJ/ ºC/kg * 1000

kg/m3 = 65.000 kJ/inw/jaar = 0,065 GJ/inw/jaar. Bij een COP van 4 bedraagt het aandeel

elektrische energie 0,022 GJ/inw/jaar. De totale hoeveelheid thermische energie geleverd door

Riothermie bedraagt hiermee 0,065 + 0,022 = 0,087 GJ/inw/jaar. De vraag naar thermische

energie bedraagt 15,07 GJ/inw/jaar (zie boven). De ratio verwarming per aantal lozers is dus

15,07 / 0,087 = 173.

De gemeente Velsen kent momenteel ongeveer 67.000 inwoners. De conventionele verwarming

van deze huishoudens veroorzaakt een CO2 uitstoot van 67.000 * 15,07 * 56 / 10^6 = 56,5

kiloton. In potentie kan in de gemeente Velsen doormiddel van de inzet van Riothermie en de

toepassing van grijze stroom 67.000/173 * 252 kg/inw/jaar * 8 locaties= 0,8 kiloton CO2 = 1,4 %

van de totale stedelijke uitstoot bespaard worden. Bij toepassing van groene stroom bedraagt de

besparing 2,6 kiloton = 4,6 % van de totale stedelijke uitstoot.



13\18

4.2 Scenario 2: koeling in zomer door Riothermie Riothermie kan ook toegepast worden voor het koelen van gebouwen. Momenteel wordt koeling

nog weinig toegepast bij huishoudens. Verwacht wordt dat met de verandering van het klimaat dit

in de toekomst zal veranderen. In kantoren is koeling standaard aanwezig. Op eenzelfde manier

als beschreven in paragraaf 4.1 is berekend wat de maximale potentiële CO2 besparing is bij

koeling doormiddel van Riothermie.

Scenario specifieke uitgangspunten:

Temperatuursstijging van afvalwater door wtw 2,5 ºC

COP 3


Aantal keer dat wtw in afvalwaterketen wordt toegepast 6

Waarbij in paragraaf 4.1 wordt gerekend met het gasverbruik voor verwarming wordt hier

gerekend met het elektriciteitsverbruik voor koeling. Het gemiddelde huishoudelijk

energieverbruik voor koeling bedraagt 588 kWh/hh/jaar. Dit komt overeen met 0,9 GJ/inw/jaar

(2,3 inwoners per huishouden). Bij de toepassing van Riothermie een CO2 uitstoot van 96 kg per

inwoner bespaard. Uitgaande van het gebruik van groene stroom bedraagt dit 144 kg/inw/jaar. De

ratio koeling per aantal lozers is 6.

De conventionele koeling van alle huishoudens in de gemeente Velsen veroorzaakt een CO2

uitstoot van 9,7 kiloton. In potentie kan in de gemeente Velsen doormiddel van de inzet van

Riothermie en de toepassing van grijze stroom 67.000 / 6 * 144 kg/inw/jaar * 6 locaties = 6,2

kiloton CO2 = 63,7% van de totale stedelijke uitstoot bespaard worden. Bij toepassing van groene

stroom bedraagt de besparing 9,3 kiloton = 95,6% van de totale stedelijke uitstoot voor koeling

van huishoudens.

4.3 Scenario 3: verwarming in winter door Riothermie met WKO Het is mogelijk om in de zomer warmte uit het rioolwater te winnen en dit in de bodem te bufferen

voor gebruik in de winter. Het grote voordeel hiervan is dat de temperatuur van het afvalwater in

de zomer hoger is dan in de winter en dat dit verder in temperatuur kan dalen zonder nadelige

invloed te hebben op de zuivering.


Temperatuursdaling van afvalwater door wtw 2 ºC

Benuttingstemperatuur in woning 40 ºC

Temperatuur rioolwater in zomer 18 ºC





14\18

De opslag in de bodem is niet limiterend

Op eenzelfde manier als beschreven in paragraaf 4.1 is berekend wat de maximale potentiële

CO2 besparing is voor dit scenario. Door de hogere rioolwatertemperatuur is een COP van 5

haalbaar.

In potentie kan in de gemeente Velsen doormiddel van de inzet van Riothermie en de toepassing

van grijze stroom 67.000/93 * 371 kg/inw/jaar * 10 locaties= 2,7 kiloton CO2 = 4,7 % van de totale

stedelijke uitstoot bespaard worden. Bij toepassing van groene stroom bedraagt de besparing 6,1

kiloton = 10,8% van de totale stedelijke uitstoot voor verwarming van huishoudens.

4.4 Scenario 4: koeling in zomer door Riothermie met WKO Het is mogelijk om in de winter koude uit het rioolwater te winnen en dit in de bodem te bufferen

voor gebruik in de zomer. Het grote voordeel hiervan is dat de temperatuur van het afvalwater in

de winter lager is dan in de zomer.


Temperatuursstijging van afvalwater door wtw 3,5 ºC

COP 4



De opslag in de bodem is niet limiterend

In potentie kan in de gemeente Velsen doormiddel van de inzet van Riothermie en de toepassing

van grijze stroom 67.000/22 * 108 kg/inw/jaar * 10 locaties= 14,4 kiloton CO2 = 148,7% van de

totale stedelijke uitstoot bespaard worden. Het aanbod voor koeling is dus groter dan de vraag.

De maximale CO2 verlaging bedraagt dus 9,7 kiloton.



15\18

4.5 Samenvatting potentiële CO2 besparing Onderstaande tabellen geven een samenvatting van de in dit hoofdstuk berekende potentiële

CO2 besparing.

Tabel 4.1 Potentiële CO2 besparing bij toepassing grijze stroom: absoluut en als percentage van de totale

stedelijke uitstoot voor verwarming en/of koeling van de huishoudens

Riothermie

(kiloton CO2)

Riothermie

(%)

Riothermie + WKO

(kiloton CO2)

Riothermie + WKO

(%)

Verwarming grijs 0,8 1,4 2,7 4,7

Koeling grijs 6,2 63,7 9,7 100

Totaal grijs 7 10,5 12,4 18,7

Tabel 4.2 Potentiële CO2 besparing bij toepassing groene stroom: absoluut en als percentage van de totale

stedelijke uitstoot voor verwarming en/of koeling van de huishoudens

Riothermie

(kiloton CO2)

Riothermie

(%)

Riothermie + WKO

(kiloton CO2)

Riothermie + WKO

(%)

Verwarming groen 2,6 4,6 6,1 10,8

Koeling groen 9,3 95,6 9,7 100

Totaal groen 11,9 17,9 15,8 23,8

Duidelijk is dat het toevoegen van een koelende functie aan een Riothermiecentrale resulteert in

een sterke reductie van de CO2 uitstoot. De combinatie met WKO zorgt voor een nog grotere

reductie.

Opmerking:

Bij een groter aanbod van afvalwater kan de besparing verder stijgen. Bijvoorbeeld door de

beschikbaarheid van afvalwaterstromen vanuit de industrie. In Velsen zijn een aantal bedrijven

gevestigd (onder andere energiecentrale van Nuon, staalproducent Tata en papierfabriek Crown

van Gelder) die een bijdrage kunnen leveren aan het warmteaanbod in de riolering.



16\18

5 Types warmtewisselaar en kosten Er zijn diverse types rioolwarmtewisselaar op de markt verkrijgbaar die geïntegreerd zijn in de

riolering. Grofweg zijn er voor vrijvervalstelstels vier types te onderscheiden:

Een stalen warmtewisselaar die geïntegreerd is in een betonnen buis en pre-fab wordt

aangeleverd

Een stalen warmtewisselaar die achteraf in een betonnen leiding wordt ingebouwd. Deze

dient minimaal een diameter van 800mm te hebben om werkzaamheden in de buis toe te

staan

Een PE warmtewisselaar geïntegreerd in een PE buis. Deze warmtewisselaar wint warmte uit

het rioolwater, de rioollucht en de omliggende bodem

Een warmtewisselaar geïntegreerd bij relining.

Afbeeldingen van de warmtewisselaars zijn weergegeven in figuur 5.1.

De prestaties (het extractievermogen per meter warmtewisselaar) en de kosten hiervoor zijn

verschillend per systeem en per diameter rioolbuis. Onderstaande tabel geeft een indicatie van

de extra kosten voor het aanleveren van een rioolwarmtewisselaar. Dit betreft alleen het

aanleveren van de rioolbuis en niet de transportleidingen en warmtepomp. Tevens is de het

potentiële extractie vermogen weergeven. Uitgegaan is van een rioolbuis met diameter 500 mm

en een debiet van 15 l/s. Achteraf inbouwen is alleen mogelijkheid vanaf een diameter 800 mm,

de kosten hiervan zijn niet opgenomen aangezien dit geen goede vergelijking levert. De kosten

voor achteraf inbouw en geïntegreerd ontlopen elkaar niet ver.

Tabel 5.1 Indicatie van de extra kosten voor het aanleveren van een warmtewisselaar en het energetische

extractievermogen van een 500 mm rioolbuis bij een debiet van 15 l/s.

Systeem Extra kosten per meter

(EUR/m)

Vermogen per meter

(kW/m)

Extra kosten per kW

(Euro/ kW)

Staal achteraf ingebouwd8 - - -

Staal geïntegreerd 2.200 2,3 957

PE 78 0,55 135

Relining 50 0,15 333

De keuze welk type warmtewisselaar toegepast wordt dient niet alleen op basis van de kosten

gemaakt te worden. Zaken als diameter rioolbuis, debiet, toegankelijkheid, planning en

energievraag zijn mede van invloed op de keuze.



17\18

Figuur 5.1 Linksboven: Warmtewisselaar achteraf ingebouwd in bestaande betonnen riolering (vanaf

diameter 800 mm)9

Rechtsboven: warmtewisselaar geintegreerd in nieuwe betonnen riolering10

Linksonder: Warmtewisselaar geintegreerd in nieuwe PE buis11

Rechtsonder: Warmtewisselaar geplaatst tussen buiten- en binnen-liner12

9 Bron: Uhrig GmbH 10 Bron: Rabtherm GmbH 11 Bron: Frank GmbH 12 Bron: Brandenburger Liner GmbH & CO



18\18

6 Conclusie Uit de kansenkaart komen een aantal locaties naar voren die binnen een aantal jaar kansrijk zijn

voor het toepassen van Riothermie. De grootste kansen liggen nabij het stadhuis waar diverse

planologische ontwikkelingen gaan plaatsvinden. Hier bevindt zich onder andere een grote

ontwikkellocatie waar naar verwachting veel winkels komen. Tevens zijn in deze buurt de

stadsschouwburg, een sporthal en het politiebureau gelegen waarvan verwacht wordt dat zij een

grote warmtevraag hebben. Deze potentiële afnemers liggen in de buurt van het

hoofdtransportriool van de gemeente welke een grote hoeveelheid thermische energie bezit.

Een andere goede kans ligt bij ontwikkellocatie G. Hier vindt een ontwikkeling plaats van

ongeveer 140 woningen, tevens wordt de riolering vervangen.

De grootste kans is nog wel de enorme hoeveelheid warmte die vanuit de industrie in Velsen

voornamelijk als koelwater op het oppervlaktewater wordt geloosd. Naar verwachting zal de

hoeveelheid warmte die hier geloosd wordt ruimschoots voldoende zijn om alle huishoudens in de

gemeente Velsen in haar verwarmingsbehoefte te voorzien. Het transporteren van deze warmte

naar de huishoudens is hierbij de grootste belemmering.

Er komt een subsidie van de Europese unie, beheert door de provincie Noord-Holland, die het

opzetten van een ESCO (Energy Service Company) subsidieert. Als een riothermie-systeem

haalbaar lijkt kan met behulp van deze subsidie de technische detaillering van het riothermie

systeem uitgewerkt worden. De exacte invulling van deze subsidieregeling is nog niet bekend. De

gemeente Velsen heeft een aantal concrete locaties waar riothermie interessant lijkt. Een globale

studie naar de haalbaarheid op hoofdlijnen kan de gemeente voor een paar locaties zelf uit

(laten) voeren. Wanneer dit positieve resultaten geeft kan de subsidieregeling bij het verdere

traject ondersteunen.

Bijlage 1 Kansenkaart Riothermie

9

8

7 6543

21

16

14

13 1211

10

15

Noordzee Kanaal

Het IJ

IJmuiden

Beverwijk

Velserbroek

Driehuis

Velsen-Zuid

Velsen-Noord

Santpoort-Zuid

Santpoort-Noord

I

IV

II

III

Kans

enka

art rio

therm

ie Ve

lsen

Geme

ente

Velse

n

Vermogen (thermische energie voor aantal huishoudens)10 - 40 kW (2,5 - 10 h.h.)40 - 80 kW (10 - 20 h.h.)80 -140 kW (20 - 35 h.h.)140 - 200 kW (35 - 50 h.h.)200 - 280 kW (50 - 70 h.h.)

Principe van riothermieRiothermie is een methodiek waarmee thermische energie uit het afvalwater kan worden teruggewonnen. Deze energie kan gebruikt worden voor het verwarmen of koelen van gebouwen ofinstallaties, die in de nabijheid van de riolering staan.

ontwikkelingsgebieden

Potentiele afnemers

appartementen

bibliotheek

cultureel centrum

kantoor

politiebureau

sporthal

stadhuis

stadsschouwburg

voortgezet onderwijs

winkelcentrum

woonzorgcentrum

basisschool

0 600 1.200 m

1:300001206

962_

1000

1M.M

XD

Kansenkaart Riothermie Velsen

Overig

RWZI

bestaande WKO-systemengrote warmte lozers

Bijlage 2 Lijst met afnemers

Nummer Functie Naam1 kantoor Rijkswaterstaat2 cultureel centrum Witte Theater3 woonzorgcentrum Zorgbalans, WE Visserhuis4 bibliotheek Bibliotheek5 stadhuis Stadhuis6 politiebureau Politiebureau7 voortgezet onderwijs Scholengemeenschap8 sporthal Sporthal9 stadsschouwburg Stadsschouwburg10 woonzorgcentrum Verzorgingstehuis Velserduin,11 voortgezet onderwijs Tendercollge, voetbalvereniging Stormvogels, zorgcentrum De Moerberg12 winkelcentrum Winkelcentrum Zeewijk13 appartementen Appartementen van Stichting Woningbedrijf14 woonzorgcentrum Woonzorgcentrum Huis ter Hage, serviceflat De Luchte15 woonzorgcentrum Stichting Velserhooft16 winkelcentrum Winkelcentrum Velserbroek, sporthal

Letter OpmerkingenA President Steijnstraat, sloop en nieuwbouwB Winkelcentrum IJmuiden, sloop en nieuwbouwC Sporthal Zeewijk, nieuwbouw sporthal, school en kinderopvangD Nieuwbouw appartenmentencomplex ca 30 woningenE Nieuwe bestemming, mogelijk kinderopvang en bibliotheekF Nieuwbouw appartementen met mogelijk 50 woningen

Bijlage 3 Kaart met debieten in het rioolstelsel

Noordzee Kanaal

Het IJ

Noorderbuitenkanaal

Kans

enka

art rio

therm

ie Ve

lsen

Geme

ente

Velse

n

Debiet

5 - 10 l/s

10 - 20 l/s

20 -30 l/s

30 - 45 l/s

45 - 60 l/s

60 - 80 l/s

0 600 1.200 m1:3000012

0696

2_10

003M

.MXD

Berekende debieten op basis van drinkwaterverbruik

Riothermie kansenkaart gemeente Velsen Notitie

Documents

Transcript of Riothermie kansenkaart gemeente Velsen Notitie