Energieterugwinning
Afvalwater bevat energie. Die energie kan worden teruggewonnen door vergisting van het uit het afvalwater afkomstig organisch materiaal (chemische energie) en uit de warmte van het afvalwater (thermische energie).
Chemische energie
De hoeveelheid organische stof in afvalwater kan worden teruggerekend naar ongeveer 177 kWh/pp/jaar. Hoeveel hiervan gewonnen kan worden, is afhankelijk van het zuiveringsproces. Bij actiefslibsystemen is ruim de helft van de hoeveelheid organische stof nodig voor de stofwisselingsprocessen van de micro-organismen. Uiteindelijk komt slechts circa 1/3 deel in het slib terecht, waarna het kan worden vergist en verbrand. Anaërobe zuiveringsprocessen zetten een groter deel van de organische stof in het afvalwater direct om in biogas en kunnen daardoor de chemische energie efficiënter terugwinnen.
Dit proces verloopt beter naarmate het afvalwater meer geconcentreerd is (meer organische stof per liter bevat). Dat wordt vaak bereikt door gebruik te maken van vacuümtoiletten en vacuümriolering (met 1 liter water per spoelbeurt) en door extra organische stof toe te voegen via een voedselrestenvermaler. Het project Waterschoon in Sneek levert op die manier 12,2 m3 methaan per inwoner per jaar, hetgeen vergelijkbaar is met 130 kWh/pp/j. Dat is twee keer zoveel als via slibvergisting op een RWZI wordt bereikt.
Met een UASB-septic tank kan in principe ook op de kleine schaal van een enkele woning biogas worden gewonnen. Op die kleine schaal is rendabel gebruik van het biogas echter niet goed mogelijk, en bovendien zijn de kosten van de installatie nog relatief hoog.
Het project Noorderhoek in Sneek laat zien dat de benodigde randvoorzieningen (het vacuümsysteem, de warmtepomp en de zuivering zelf) relatief veel energie vergen. Op de uitgevoerde schaal van 79 inwoners bleek het aangelegde systeem nog meer energie te vragen dan het opleverde. Naar verwachting zal er bij een schaalgrootte van 1200 inwoners wel netto energie geproduceerd kunnen worden.
Zie ook het evaluatierapport 'Noorderhoek: integraal energieconcept'.
Thermische energie
De hoeveelheid thermische energie in het afvalwater is circa 5 maal zo groot als de hoeveelheid chemische energie, namelijk 65 PJ/jaar ten opzichte van 16 PJ/jaar. (1 PJ (PetaJoule) is ongeveer 278 miljoen kWh.)
Gemiddeld wordt door huishoudens per persoon per jaar ongeveer 800 kWh aan warmte via de riolering geloosd. Deze warmte is vooral afkomstig van douche, was- en afwasmachine. De warmte kan het meest effectief zo dicht mogelijk bij de bron worden teruggewonnen. Met een douchewarmtewisselaar zou circa 500 kWh pp/j kunnen worden teruggewonnen. De investeringskosten hiervan laten zich, als dit bij een verbouwing wordt meegenomen, snel terugverdienen. Met een warmtepomp kan ook warmte aan het rioolwater direct buiten de woning worden onttrokken. Netto zou hiermee 650 kWh pp/j kunnen worden teruggewonnen.
Het terugwinnen van warmte kan ook op grotere schaal. We spreken dan over riothermie. Via warmtewisselaars in rioolbuizen wordt dan warmte aan het rioolwater onttrokken. Om een dergelijke oplossing rendabel te maken, is het gewenst dat er in de directe omgeving ook een permanente warmtevraag is. Het project Zwembad ’t Bun in Urk is hiervan een goed voorbeeld. Hoeveel warmte kan worden gewonnen, is afhankelijk van de hoeveelheid afvalwater in het betreffende riool.
Als energiewinning een doelstelling is, dan biedt thermische energie qua omvang het meeste perspectief. Er moet echter wel een lokale warmtevraag zijn, dus dit principe zal niet overal toepasbaar zijn. Op woonhuisniveau biedt een douchewarmtewisselaar het meeste perspectief om thermische energie terug te winnen. Voor het terugwinnen van chemische energie lijkt een schaalgrootte van minimaal 1000 i.e. voorlopig de ondergrens te zijn. Om dit rendabel te krijgen, zijn vacuümriolering en extra aanvoer van organisch materiaal via een voedselrestenvermaler noodzakelijk.
Meer weten over de energie-inhoud van de waterketen en de mogelijkheden energie terug te winnen? Zie ‘Energie in de Waterketen’ van STOWA.