Onderzoek naar de microbiologische effecten van thermische energie uit drinkwater op de waterkwaliteit

In het Klimaatakkoord heeft de Rijksoverheid afspraken gemaakt over het terugdringen van de CO2-uitstoot. Deze afspraken worden uitgevoerd in de energietransitie en omdat die urgent is, moeten alle beschikbare duurzame bronnen voor warmte en koelcapaciteit worden beschouwd. Ook drinkwaterbedrijven worden daarom steeds vaker benaderd met de vraag of zij warmte of koelcapaciteit willen aanbieden vanuit hun waterinfrastructuur: “Thermische Energie uit Drinkwater” (TED). Daarom is het belangrijk meer te weten te komen over de effecten van TED op de drinkwaterkwaliteit.

De container met daarin de proefopstelling, bestaande uit vijf flowcellen, om onderzoek te doen naar effecten van TED.

Aquathermie of TED is geen nieuwe technologie. TED wordt in Nederland al ongeveer 18 jaar toegepast, ook als collectieve warmtevoorziening, zoals in de wijk EVA-Lanxmeer in Culemborg. Bij TED als warmtewinning koelt het drinkwater af. Afhankelijk van de situatie kan TED ook een bron zijn van duurzame koude; het drinkwater warmt dan op. Een voorbeeld hiervan is het bestaande TED-systeem bij Sanquin in Amsterdam (Waternet). Hier wordt in het winterseizoen ‘koude gewonnen’ en opgeslagen in een bodemenergiesysteem voor koeling in de zomer. Er is nu nog onvoldoende kennis beschikbaar om te beoordelen tot welke  temperatuur het gebruik van TED drinkwater mag opwarmen zonder de drinkwaterveiligheid in gevaar te brengen.

Bestaand onderzoek biedt beperkt beeld

Eerder onderzoek liet zien dat TED veilig kan worden toegepast, dus zonder risico’s voor de drinkwaterveiligheid, wanneer voldaan wordt aan voorwaarden als het gebruik van gecertificeerde materialen, toepassing van dubbelwandige warmtewisselaars en toepassing tot de relatief lage temperatuur van 15 °C. Binnen het project “Verdieping warmte en koude uit drinkwater (WKD)” -project in het collectieve onderzoek voor de waterbedrijven 2013-2017 heeft KWR microbiologisch onderzoek gedaan naar de effecten van TED. Ook de TU Delft en Waternet hebben onderzoek naar TED uitgevoerd en daarover in 2020 gepubliceerd. Geen van deze onderzoeken geven volledig antwoord op de vragen:

1. tot welke temperatuurgrens drinkwater in de winter opgewarmd mag worden voor de winning van koudecapaciteit, en
2. of een TED-warmtewisselaar veilig geplaatst kan worden voor warmte-onttrekking op een locatie waar het drinkwater in de zomer in het leidingnet relatief warm wordt.

Unieke proefinstallatie

In het thema Aquathermie binnen het onderzoekscollectief WarmingUP doet KWR daarom nu onderzoek naar de effecten van TED. Drinkwaterbedrijf PWN heeft een locatie ter beschikking gesteld voor een proefinstallatie. Op deze locatie wordt drinkwater onttrokken aan een transportleiding van PWN en verzameld in een afzonderlijk systeem via een zogenaamde ‘break tank’, zodat er geen risico bestaat op uitwisseling van stoffen met het drinkwater van PWN. De proefinstallatie geeft de mogelijkheid om te onderzoeken onder welke condities (denk aan de temperatuur van het water of de warmtewisselaar) micro-organismen zich kunnen ontwikkelen in de biofilm op het RVS en EPDM in een warmtewisselaar.

In de proefinstallatie wordt het water door zogenaamde ‘flowcellen’ geleid. Deze cellen bootsen de omstandigheden na die ook in de warmtewisselaar gelden. De ingaande en uitgaande temperaturen van het pilotwater kunnen worden aangepast om verschillende temperatuurscenario’s te testen in praktijk. Ook kunnen in de installatie verschillende materialen worden getest.

Eén van de vijf ‘flowcellen’ waardoor water stroomt dat wordt opgewarmd. In de flowcel zitten plaatjes van RVS en EPDM voor onderzoek naar biofilmvorming.

Toepassing resultaten

Uit de resultaten van het onderzoek, die in de loop van 2022 worden verwacht, willen de onderzoekers meer leren over de (on)mogelijkheden van TED. Ze willen aanbevelingen kunnen doen over hoe TED het beste kan worden toegepast om tegelijkertijd bij te dragen aan de energietransitie en geen afbreuk te doen aan de drinkwaterkwaliteit. De proefinstallatie bij PWN simuleert nu een situatie met koudewinning in de winter en is zo opgezet dat hij naar verwachting ook een beeld kan geven in hoeverre toepassing van TED op locaties met (te) warm drinkwater in de zomer kan leiden tot ongewenste groei van micro-organismen in de warmtewisselaar.