Regen- en huishoudwater inzetten als innovatieve warmtebatterij

Principeschema waarin de warmtepomp met regenwaterput en pvt-panelen samenwerkt.

Sneller rendabel maken

Het installeren van regenwateropvangtanks bij en in gebouwen is al geen uitzondering meer. Ook het gebruik van regenwater voor toiletspoeling of het beregenen van een tuin of dakbeplantingen begint gemeengoed te worden, zeker in nieuwbouwprojecten. ‘Maar als we regenwater alleen gebruiken ter vervanging van drinkwater, dan is het – puur financieel gezien – niet zo snel rendabel. Nu is de aanleg van een bepaalde vorm van waterberging in veel gemeenten gewoon verplicht. Ook zien we in de utiliteit dat regenwateropvang punten oplevert in de BREEAM-score’, vertelt Prins. ‘Maar we kunnen die investering nu nog interessanter maken door de regenwateropvang ook als energiebuffer in te zetten.’
Juist voor deze laatste toepassing heeft GEP twee systemen ontwikkeld, de energieput en de tank voor warmteopslag. De energieput is een betonnen, ronde bak voor ondergrondse plaatsing die is voorzien van warmtewisselaars. De functie is primair warmteopslag en dient dan ook als bron voor warmtepompsystemen en warmteterugwinning. De energieputten worden geleverd inclusief voorgemonteerde warmtewisselaar en hebben een capaciteit variërend van 2.600 tot 20.000 liter. Een andere optie zijn geïsoleerde warmteopslagtanks, van metaal of kunststof, waarbij er uitvoeringen zijn die je bovengronds, maar ook ondergronds kunt plaatsen. De inhoud varieert van 2.000 tot 95.000 liter. Ook deze tanks zijn voorzien van voorgemonteerde warmtewisselaars.

‘Vooral technische mensen zien heel duidelijk de mogelijkheden en potentie’

Energie uit douchewater

‘Het probleem van de bouwbranche in ons land is dat we te versnipperd werken. Als ontwerpers met een project starten, gaan zij zelden uit van een volledig integraal ontwerp waarbij alle onderdelen, van regenwaterberging tot en met het energiesysteem in hun samenhang aan bod komen. Toch moeten we die kant op als we deze mogelijkheden willen benutten.’
Volgens Prins geldt dat niet alleen voor een slimme benutting van regenwater, maar bijvoorbeeld ook voor grijs- of huishoudwater. ‘In een appartementengebouw is het toepassen van bijvoorbeeld douche-wtw’s in elke woning veel duurder dan een centrale opvang voor grijswater. Wij kunnen een systeem ontwerpen met een opvangtank in de kelder waaruit we met een warmtepomp een enorme hoeveelheid energie kunnen halen. Zeker bij appartementengebouwen kan dit een voordelige methode zijn, omdat een regenwateropvang daar weer minder mogelijkheden biedt. Vaak is het dakoppervlak klein in relatie tot het aantal woningen en vang je dus weinig regenwater op.’

De warmtewisselaars worden al in de fabriek in de regenwaterputten geplaatst.

Eerste praktijkprojecten

In Schiedam heeft GEP al een systeem met warmteopslag in regenwater. ‘Bij dat project gebruikt men heipalen als warmtewisselaars die een gezamenlijke capaciteit hebben van 103 kW. Omdat de totale energiebehoefte in dat project 140 kW was, hebben wij, om het tekort op te heffen, regenwatertanks aangebracht waarmee we een aanvullende capaciteit van 40 kW leveren.’
Prins vertelt dat de andere projecten met energiewinning uit regenwater vooral bij individuele, vrijstaande woningen zijn gerealiseerd. ‘Het is opvallend dat het vooral technische mensen zijn, zoals installateurs, adviseurs of architecten, die voor hun eigen woning of voor persoonlijke projecten heel duidelijk de mogelijkheden en potentie van warmtewinning uit regenwater zien. Een volle tank of meerdere tanks met regenwater zijn bijzonder goed te combineren met de thermisch actieve heipalen die ik al noemde, maar ook met pvt-panelen op het dak of met de thermisch actieve beschoeiing of damwanden, die in opkomst zijn.’
‘Binnenkort ga ik bij mijn eigen woning een nieuwe schutting plaatsen die ook als warmtewisselaar is uitgevoerd. Met die schutting, maar ook met al die andere collectoren die ik noemde, kunnen we een volle tank met regenwater prima opwaarderen, zodat we het water steeds weer van nieuwe warmte voorzien. Op die manier kun je ook in de winter met een warmtepomp op een constante wijze energie uit de regenwaterbatterij halen.’

‘We zijn nu bezig om dit systeem zelflerend te maken’

Drinkwater als noodoplossing

Maar wat nu als we een strenge winter krijgen, waarin de buitentemperatuur over een langere periode dermate laag is en het niet (veel) regent? Op die momenten kunnen we het regenwater in de tank niet opwaarderen met pvt-panelen, een thermisch actieve schutting, damwand of wat dan ook. ‘Als na verloop van tijd de temperatuur van het water in de tank zover is gezakt dat hij nog maar één graad boven nul ligt, dan kunnen we, als het echt nodig is, het koude regenwater lozen en hem met leidingwater vullen. Leidingwater is bijna altijd van een dusdanige temperatuur dat we daar weer voldoende energie uit kunnen halen om de verwarming een poosje mee te voeden, totdat het weer regent of de zon gaat schijnen. En een tank van 10.000 liter met drinkwater vullen kost slechts 13 euro. Benut je echter de volledige DT, dus 11 K, in een volle regenwatertank van 10.000 liter, dan vertegenwoordigt deze voorraad bij een prijs van 75 cent per kWh een bedrag van 790 euro. Vooropgesteld dat dit een noodgreep is, is het dus wel een kosteneffectieve manier om in zo’n periode de tank met drinkwater te vullen.’
Naast de rol voor de verwarming ziet Prins minstens zo’n belangrijke rol voor regenwatertanks bij de koeling van een gebouw. Woningen of gebouwen met een vloerafgiftesysteem, convectoren of koelplafonds kunnen via regenwater hun afgiftesysteem fors helpen bij het afkoelen van het systeemwater.
‘Omdat we in de zomer steeds vaker met heftige buien te maken krijgen, zullen de regenwatertanks ook geregeld van vers, koel regenwater worden voorzien. Onze inschatting is dat juist in de zomer, als een klimaatsysteem behoefte heeft aan koud water, die forse buien voor voldoende koude voorraad zorgen. In de winter regent het minder heftig waardoor je de warmte in de tanks met regenwater of huishoudwater gedurende langere tijd kunt benutten.’

Principeschema van de winning van thermische energie uit regenwater, douchewater en/of grijs water

Integraal samenwerken

Wie regenwater of huishoudwater als batterij wil gebruiken, zal een doordacht ontwerp moeten maken. ‘Wil je de watervoorraad zinvol inzetten, dan heb je een bepaalde, minimale capaciteit nodig. Maar vaak heb je die capaciteit al snel beschikbaar, omdat gemeenten meer en meer een forse regenbuffer eisen, in het kader van hun hemelwaterverordening. Daarnaast zien we ook dat verzekeraars in veel situaties een sprinklerinstallatie voorschrijven. Als één investering weinig rendabel is,’ zegt Prins, ‘dan is het wel een sprinklerinstallatie. De watertank die je voor een sprinklersysteem moet aanhouden, ligt er bijna altijd werkloos bij. Hoe mooi is het dan dat je de energie in de sprinklertank kunt gebruiken voor je klimaatinstallatie. Dus neem de eisen van je gemeente voor regenwaterbuffering en die van verzekeraars voor een sprinklerinstallatie mee in het ontwerp van je klimaatinstallatie én de constructie van je gebouw. Wie dat doet, kan zowel een regenwater- als sprinklerbuffer in de fundering of parkeergarage van een gebouw integreren.’
Prins vertelt dat zijn bedrijf in toenemende mate samenwerkt met vaste partners om dergelijke concepten integraal aan te bieden. ‘We werken samen met De Groot voor sprinklers, maar bijvoorbeeld ook met SolarFreezer die warmtepompen levert en met ZinCo, een bedrijf dat systeemoplossingen voor onder meer klimaatdaken installeert. Het is echt belangrijk dat we complete concepten aanbieden die integraal kunnen samenwerken.’

Vergaande automatisering

De automatisering van regenwateropvangsystemen is een discipline die GEP al wat langer aanbiedt en onder de knie heeft. ‘We kunnen opvangsystemen al zodanig inregelen dat ze reageren op de weersverwachtingen. Zo ligt over het gehele dak van concertzaal De Doelen in Rotterdam een regenbuffer van 30 centimeter hoog. Dat water gebruikt men voor het bewateren van de beplanting. Als echter blijkt uit de weersverwachting dat er een forse regenbui aankomt, dan wordt de watervoorraad volledig geautomatiseerd al ruim van tevoren verminderd. We kunnen de buffer langzaam legen, zodat daarna weer ruimte beschikbaar is om een forse regenbui op te vangen. Zo’n bui geeft dan op straatniveau geen overlast. Dergelijke automatisering kunnen we ook toepassen op regenwaterbuffers die we als energieopslag gebruiken. Als de temperatuur sterk is gedaald en er komt regen aan, dan lozen we een deel of de hele buffer, zodat we weer vers regenwater van 11 °C kunnen opvangen.’
‘We zijn nu bezig om dit systeem zelflerend te maken,’ vertelt Prins. Zodra die stap is gezet, heeft hij nog een wens. ‘Ik heb sinds kort een energiecontract bij Frank Energie, een maatschappij die uurtarieven rekent. Recentelijk kreeg ik bij die maatschappij geld toe als ik energie afneem. In de toekomst, met veel onbalans op het net, zal dit vaker voorkomen. Hoe mooi zou het zijn als we met die goedkope of gratis elektriciteit de regenwateraccu kunnen opladen of afkoelen. Dan kunnen we later, als we weer verwarming of koeling nodig hebben, profiteren van ‘gratis aangevulde energie’ in onze waterbuffer die extra warmte of, in de zomer, wat extra koude bevat.’

Tekst: Rob van Mil
Fotografie: GEP

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.