Oppervlaktewater en ondergrondse energieopslag Themabijeenkomst NVOE, 5 november 2009 Kees Wisse DWA installatie- en energieadvies Bodegraven Herinnering aan Holland www.gisactief.nl 2 1

Onze toekomst? www.gisactief.nl www.gisactief.nl 3 4 2

Aandacht bouwen met water www.watergaten.nl www.naw.nl 5 Water: meer dan GigaJoules Water als decor Water als openbare ruimte Water als panorama Water integraal gebruiken Waterberging Water als energiebron www.naw.nl www.naw.nl 6 3

Water als energiebron Twee hoofdlijnen Open systeem Rivier Ander stromend water Gesloten systeem Vijvers 7 Temperaturen oppervlaktewater Open water (IJ Amsterdam) 8 4

Temperaturen oppervlaktewater 25 Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref) measurements 92-99 Temperature ( O C) 20 15 10 5 0 14-11 3-1 22-2 12-4 1-6 21-7 9-9 29-10 18-12 6-2 date (dd - mm) Gesloten systeem, ondiep 9 Temperaturen oppervlaktewater 10 Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 8 Temperatuur (oc) 6 4 2 0-2 0 100 200 300 400 500 600 700 Tijd (uur); maand februari Gesloten systeem, ondiep (detail) 10 5

Temperaturen oppervlaktewater 25 Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref) computations exchange rate 0.16 (tempref) Temperature ( O C) 20 15 10 5 0 14-11 3-1 22-2 12-4 1-6 21-7 9-9 29-10 18-12 6-2 date (dd - mm) Gesloten systeem, ondiep, met warmteuitwisseling 11 Waarom energetisch interessant? heat loss to underground 6% net radiative cooling 14% Heat loss undisturbed urban surface water convection 32% Heat gain undisturbed urban surface water convection 7% evaporation p / condensation 1% heat loss to underground 3% evaporation / condensation 48% solar irradiation 89% Verdamping (verschil met asfaltcollector/ energiedak) 12 6

Concepten met oppervlaktewater Voorbeeld: Inzet vijver 13 Andere concepten? Passive house standard Bio energy / Geothermal 14 7

Praktische aandachtspunten Eerst groffiltering (korf 2 cm maaswijdte) in water Technische ruimte: fijnmazig, zelfreinigend filter let op benodigde drukverschil Warmtewisselaar Voorbeeld: titanium platenwarmtewisselaar Leidingwerk (ook inpandig): HDPE en geen RVS RVS: gaat mis bij stilstaand water 15 Wet en regelgeving Situatie-afhankelijk Vergunning aanvragen (indien van toepassing) Rijkswaterstaat Hoogheemraadschap Beperking aan het lozen van warmte (voorbeeld): Maximaal 3K temperatuurstijging o formele eis, kan ingeperkt worden o In verband ecologie vijver Aangetoond met simulatiemodel 16 8

Temperatuurstijging als gevolg van onttrekking Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 10 Te emperatuur (oc) 8 6 4 2 0-2 0 100 200 300 400 500 600 700 Tijd (uur); maand februari 17 Invloedsfactoren energieopbrengst Open systemen: Aantal uur geschikte watertemperatuur Beschikbaarheid brondebiet Incl./ excl. brondebiet: 440 uur versus 1500 uur (voorbeeld koudeladen, T water <= 6ºC) Gesloten systemen: Temperatuurtraject koude- / warmteladen Brondebiet in relatie tot volume van de vijver (circulatievoud) Maximaal toelaatbare stijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht Quickscan: 1,3 GJ/m2 haalbaar voor koudeladen 18 9

Ervaringen gerealiseerde projecten Open systemen Vopak Rotterdam o Maaswater Oostelijke Handelskade Amsterdam oij-water Gesloten systemen Paleiskwartier s Hertogenbosch o Vijver op het dak van een parkeergarage 19 De Oostelijke Handelskade Mix bebouwing: kantoren, hotel, muziekgebouw 160 woningen Exploitant: NUON Bouwperiode 1998 tot 2006 20 10

21 Enkele aangesloten gebouwen PTA Muziekgebouw IJtoren Pakhuizen 22 11

Het distributienet Onderlinge uitwisseling van warmte en koude Koude laden met IJ-water en warmtepomp in verwarmingsbedrijf ijf Ontwerp: 12% koude laden met IJ-water verwarmen verwarmen koelen Warmtepomp ruimte Warmtepomp ruimte Warmtepomp ruimte 13 C 6 C 13 C 6 C 16 C 13 C 13 C Bronnensysteem distributienet 8 C Koude laden winterbedrijf 23 Temperaturen distributienet Temperatuur [ C C] Temperatuurverloop in distributienet in een jaar (laden 8-13 en ontladen 14-10 C) 30 25 20 15 10 5 0-5 -10 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 Uren Tbu Tret Taan Ontwerp........ en Praktijk 26 mei 2009 15 C 11 C 7 C 24 12

Energiebalans in de bodem Balans bereikt door koude laden met IJ- water laden/ontladen rgie [Tera Joule] Ge ener 5,0 4,0 3,0 2,0 10 1,0 0,0 80 60 40 20 0 laden/ontladen gie cumm. [Tera Joule] Gel ener mrt-09 feb-09 jan-09 dec-08 nov-08 okt-08 sep-08 aug-08 jul-08 jun-08 mei-08 apr-08 per maand ontladen cumm. ontladen per maand geladen cumm. geladen 25 Paleiskwartier Den Bosch Mix van utiliteitsbouw en woningbouw 135.000 m2 utiliteit 200 appartementen Gefaseerde bouw: 2000-2010 Exploitatie: Essent Vijver ontworpen voor warmte te laden in zomer Koeling levert voldoende warmte tot nu toe Toekomstige gebruikers nog aansluiten 26 13

Meetproject / modelvalidatie Samenwerking DWA, TU-Delft en Deltares Meetcampagne in vijver Paleiskwartier Gedetailleerde temperatuurmetingen 3D temperatuurbeeld Gelaagdheid belangrijk? 27 Meetopstelling Paleiskwartier (1) 6-11-2009 28 14

Meetopstelling Paleiskwartier (2) R10 R7 R4 R2 6-11-2009 29 29 Metingen en berekeningen Temperature [oc] 28 26 24 22 20 18 16 14 12 Measurements R2 Temperatures R2 R2 simulations design model 10 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 time [days] Conclusie: - rekenmodel is geschikt om dag/nacht cyclus te voorspellen - belangrijk voor potentie van warmte/koude laden 30 15

Kennisontwikkeling gesloten systemen Doelgroep: architecten / stedebouwkundigen Kengetallen: Hoeveel m2 vijver voor 1 m2 gebouw bij gemiddelde parameters en referentiegebouw Ontwerpdiagrammen: Input Doelgroep: installatie-ontwerpers o Circulatiedebiet o Diepte van de vijver o Drempelwaarde voor laden van warmte / koude Output o kwh/m2 warmte of koude o Gemiddelde temperatuurstijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht 31 16