TEO kadeconstructies voordelen van de energie damwanden door Prof Smeulders

TEO Kadeconstructie voordelen uitgelegd door prof Smeulders

In het onderstaande filmpje wordt TEO (thermische energie uit oppervlaktewater halen) met de Energie-damwand in eenvoudig en begrijpelijke taal uitgelegd door professor David Smeulders van de TU Eindhoven tijdens de Dutch Design Week.

David Smeulders TU Eindhoven over aquathermie en energie damwanden.

Tekst van presentatiefilm Prof. Dr. Ir. David Smeulders, van de TU Eindhoven tijdens de Dutch design week. David Smeulders legt in begrijpelijke taal uit wat de voordelen zijn van thermische energie uit oppervlakte halen combineren met energie-damwanden en warmtepompen. Hieronder kunt u teruglezen wat hij vertelt.

 “We hebben het in Nederland natuurlijk vaak over zon en wind, maar we vergeten dat Nederland ook een waterland is, een waterrijk land. Ik vraag me weleens af hoeveel energie we nu uit water kunnen halen? Daar wil ik over vertellen.
Als we een simpele aanname maken en bijvoorbeeld kijken naar de Rijn bij Lobith, dan komen daar 2,2 miljoen liter (dus ook kg.) water per seconde naar binnen. Hoeveel energie is dat nu? Dat is afhankelijk van de energievorm.”

De heer Smeulders somt een aantal voorbeelden van energievormen op, bijvoorbeeld watermolens.

“Als die 100 keer opgesteld worden dan zou hier 4 megawatt uitgehaald kunnen worden (los van het feit dat de scheepvaart hier niet blij mee zou zijn.”

Hij kijkt in dit voorbeeld alleen naar de energie die de energiebron op kan leveren. “Dan hebben we nog steeds 200 keer minder energie dan 1 kolencentrale, dus dat schiet niet echt op. We zouden ook kunnen kijken naar stuwdammen.”

Stel dat er een stuwdam in de Rijn bij Lobith met 4 meter hoogteverschil gebouwd wordt in de Rijn, dan kan daar 88 MW-energie uitgehaald worden, dat is 10 keer minder dan een kolencentrale en dat schiet, aldus Smeulders niet echt op.

“Wat als we de Rijn bij Lobith op één of andere manier 1 graden kunnen laten afkoelen? Dus we zorgen ervoor dat we met een of ander materiaal de thermische warmte uit het water halen. Dat betekent dat we ongeveer 9,2 gigawatt zouden kunnen onttrekken. Dat is net zo veel als 10 kolencentrales.”

Prof. Smeulders stelt dat dit betekent dat we met thermische warmte een belangrijke bron ter beschikking hebben om energie te onttrekken uit oppervlaktewater (TEO).

“Hoe krijgen we die warmte uit het water?” vraagt Smeulders. Molens en dammen in de Rijn zouden ervoor zorgen dat we obstakels krijgen in de Rijn en dat willen we niet, aldus Smeulder. Er is een andere oplossing om energie uit oppervlaktewater te halen.

De uitlegfilm over de Energie-damwanden van Gooimeer wordt door hem tijdens de presentatie getoond met als antwoord: Met de energie-damwanden kan de thermische warmte uit het oppervlaktewater onttrokken worden en middels een warmtepomp systeem kunnen ze achterliggende huizen gratis en onbeperkt verwarmen en koelen.

500 procent rendement met energie-damwanden klink als tovenarij”, aldus Smeulders, maar het klopt wel zo legt hij uit. Aan de hand van een plaatje rekent hij voor dat als we 1 kWh zelf hebben en we lenen 4 kWh uur als buitenwarmte erbij (via Energie damwanden) hebben; samen opgeteld levert dat 5 kWh binnenwarmte. Het rendement is dan 5 gedeeld door 1, dat is een factor 5 en dat is dus 500 % rendement. Die 500 % klopt, een warmtepomp hoeft geen nieuwe warmte te maken, maar hij zoekt naar bestaande warmte in het oppervlaktewater. En die warmte transporteert het met relatief geringe elektriciteit naar binnen toe. We maken geen warmte, we zoeken warmte en transporteren het. Dat is de functie van de warmtepomp en daarom klopt die 500 procent rendement.

De warmte moet wel ergens vandaan komen en we onttrekken dat van het oppervlaktewater. Oppervlaktewater kan niet oneindig worden afgekoeld. De biodiversiteit mag niet in gevaar komen door water enorm af te koelen. Er zijn dan ook voorschriften. We kunnen alleen warmte onttrekken als de watertemperatuur boven de 15 graden is, de watertemperatuur mag niet lager worden dan 12 graden en het water mag maximaal 6 graden afkoelen.”

Een leuke bijkomstigheid is dat het in de toekomst wellicht mogelijk is om zelfs een Elfstedentocht te kunnen gaan houden. Smeulders vertelt dat collega, Prof. M van Dobbelsteen, zegt dat het onttrekken van warmte aan oppervlaktewater, het mogelijk maakt om het water ook te koelen; dat betekent ook dat de verstedelijkte gebieden, die vaak hitte eilanden zijn, afgekoeld kunnen worden. We beperken de groei van blauwalg in de zomer en we zorgen er misschien voor dat we ooit de Elfstedentocht kunnen gaan uitvoeren. Het mes snijdt aan meer kanten, aldus Smeulders. 

“Als we de Energie damwanden in willen zetten, wat is dan het thermisch potentieel? Deltares, de TNO van het water in Nederland, heeft een onderzoek gedaan naar de beschikbaarheid van de aquathermiek voor de stedelijke omgeving.”

Smeulders toont een kaart van Deltares over de mogelijke locaties in Nederland voor gebruik van termische energie uit oppervlakte water.

De Energie damwanden zijn voornamelijk van toepassing voor gebouwen, voor woningen, utiliteitsbouw, ziekenhuis, kantoorbouw etc. naast water.

Op de afbeelding loopt Smeulders de lijnen en punten na. “Het IJsselmeer heeft veel capaciteit en er zijn veel plekken in Nederland waar er een match is tussen de vraag en het aanbod.” Belangrijk is dat de gebouwen, of huizen niet te ver uit elkaar liggen.

“Als we ergens een aanbod hebben van warmte van het oppervlaktewater en honderden kilometers verderop een vraag van een stad dan zal dat niet werken. In de afbeelding van Deltares zijn de plaatsen in beeld gebracht in Nederland waar de vraag en het aanbod van energie-damwanden een match oplevert.

Er wordt een afbeelding getoond van een ingenieursbureau die berekeningen heeft gedaan naar het belang van Aquathermie. Uit dat onderzoek blijkt dat er 40 tot 50 procent van de warmtevraag in de gebouwde omgeving opgeleverd zou kunnen worden met het energie-damwand. Dat betekent dat dat een enorme ontlasting is van de vraag naar zonneparken en windmolenparken. Windmolenparken in natuurlijke omgevingen, de polders in den Bosch, leveren discussies op over de natuurlijke omgeving. De energie-damwanden zijn een heel mooi alternatief, omdat de stalen damwanden ingebouwd worden, het verstoort het landschap niet en men behoudt een mooi horizon uitzicht.

Smeulders vertelt over de proeven met de energie damwanden bij de Zweth. Met een afbeelding erbij vertelt hij hoe de proefopstelling is gedaan. De energie damwanden zijn uitgerust met de activeringsmiddelen in de aangebrachte kabels, daar komt water doorheen en die kabels zullen de warmte onttrekken aan het oppervlaktewater. De stalen energie damwanden zijn bij de Zweth de grond in geslagen.

Een mooi voorbeeld waar het energie damwand systeem toegepast zou kunnen worden is in Amsterdam bij de kades die gerenoveerd en vernieuwd moeten worden.
Smeulders laat een afbeelding zijn van de ingestorte kademuur. Hij vertelt dat er 200 km. Kademuur is waarvan een hoog percentage er dramatisch slecht aan toe is. Er wordt een afbeelding van het NRC Handelsblad getoond van de ingestorte kade in Amsterdam. Als de kademuur opnieuw opgebouwd wordt en daar de warmtewisselaars in aangebracht worden, dan kunnen de Amsterdamse grachten afkoelen en de grachtenpanden die ernaast staan zouden hiermee kunnen worden verwarmd. Waarbij Smeulders nogmaals aangeeft: “500 procent rendement is de moeite waard”.

Een ander project waar ze nu aan werken, vertelt Smeulders is in de Efteling, omdat er veel water ter beschikking is. Als dat water kan worden gebruikt en er warmte aan onttrokken kan worden (TEO), dan kan daar bijvoorbeeld ook de hotelaccommodatie mee worden verwarmd. Voor de warmtevraag is dat kostenbesparend. Belangrijk is hierbij ook de biodiversiteit. De ecologische structuur moet natuurlijk op orde blijven en dat is belangrijk en wordt meegenomen in het onderzoek.

Ook over de opslag van de warmte vertelt Smeulders interessante feiten. De aquathermie en opslag van warmte is een ander deel van zijn onderzoek. Je onttrekt de warmte het liefst in de zomer, want dan is het warmer. Maar die warmte is dan niet nodig voor de huizen. Huizen hebben dan warmte genoeg en die willen afkoelen. Het zou handig kunnen zijn als we de warmte onttrekken en het even op kunnen slaan. En dat het in de winter uit de warmteopslag gehaald kan worden. Dan kan de warmte in de bebouwde omgeving huizen ingezet worden.

Smeulders vertelt over een aantal ontwikkelingen over de opslagmethodes rondom bodem en water. Op de TU Eindhoven is de grootste warmteopslag onder de campus: ‘Aquifer thermal Energy Storage at TU/e’ is het grootste ATES-systeem in Europa van warmte opslag met koude en warmte putten.

Smeulders loopt op de toekomst vooruit door de duurzame ideeën verder toe te lichten:

ATES (opslag) combineren met onttrekking van warmte (TEO) zou een WIN-WIN situatie opleveren. Ook zou warmte opgeslagen kunnen worden in een batterij, samen met TNO wordt dit verder onderzocht.

Prof. Smeulders sluit concluderend zijn presentatie over het gebruik van de Energie-damwanden af:

Aquathermie een groot potentieel voor fossielvrije warmte is; warmte is een belangrijk element voor ons energiesysteem.
We kunnen dat doen door lage temperaturen, oppervlaktewater is maximaal 20 – 25 graden en met warmtepompen kan dat op hoge temperatuur gebracht worden. Het is voornamelijk van toepassing voor de gebouwde omgeving. De warmte winning kan plaatsvinden met damwanden en kademuren die aangesloten worden op een warmtepomp systeem. De opslag kan gerealiseerd worden met warmte- en koudeopslag.