Eindelijk weer Elfstedentocht dankzij warmte uit oppervlaktewater?

Krijgen we ooit nog een Elfstedentocht? Wel als we massaal warmte uit Friese vaarten en meren winnen om huizen te verwarmen! Dan vriest de route van de Tocht der Tochten in de winter sneller glashard dicht, zo blijkt uit een verrassende rekensom.

De laatste Tocht der Tochten (1997) is meer dan een kwart eeuw geleden. We zitten in de langste Elfstedentocht-loze periode in de 113-jarige historie. Sloten en meren in Nederland vriezen ’s winters nauwelijks meer dicht. Het lijkt erop dat we de Elfstedentocht wel kunnen vergeten. Tenzij… we een manier kunnen vinden om warmte uit het oppervlaktewater te halen.

Dat kán, en we kunnen die nog nuttig gebruiken ook. Als we thermische energie uit oppervlaktewater halen om daarmee woningen en bedrijven te verwarmen, slaan we twee vliegen in één klap: meer warmte binnen, koeler water buiten. Precies wat er nodig is om de Friese ijsmeesters blosjes op de wangen te geven, en heel Nederland Elfstedenkoorts.

Vier graden kouder

Over hoeveel energie gaat het dan? Hoeveel warmte moeten we uit het oppervlaktewater halen om de ijslaag (en daarmee de kans op een Elfstedentocht) weer significant te laten groeien? Dat weet prof. Andy van den Dobbelsteen van de TU-Delft. Hij berekende dat in het 200 km lange Elfstedenparcours in totaal zo’n 120.000 m3 water aan de oppervlakte minstens 4 graden koeler zou moeten om bij de gemiddelde winterse temperaturen van nu weer rond het nulpunt te komen. De uitkomst van zijn rekensommetje was dat je, om weer Elfstedenijs te krijgen, gedurende een langere periode gemiddeld per dag 8,6 TJ warmte aan het water op de route zou moeten onttrekken. Dan kan Koning Winter daarna de klus afmaken en een sterke ijsvloer leggen.

Dertigduizend huishoudens

Hoeveel huizen moet je daarvoor verwarmen? Ook dat berekende Van den Dobbelsteen. Een Fries huishouden verbruikt per jaar gemiddeld 1500 m3 gas. Dat staat gelijk aan ongeveer 52.800 MJ (megajoule). Als de helft daarvan gedurende de drie wintermaanden naar warmte gaat die we winnen uit oppervlaktewater, moeten we per huishouden 52.800 ÷ (2×90) = 293 MJ per dag aan het water onttrekken. Om 8,6 TJ per dag te onttrekken op de hele Elfstedenroute zijn dan een kleine 30.000 (8,6 TJ ÷ 293 MJ) huishoudens nodig. Dat is zo’n 10% van alle Friese huishoudens en – toeval of niet – vrijwel exact het aantal woningen aan de Elfstedenroute!

Warmtewisselaars in het water…

Maar hoe haal je die warmte uit het water? Simpel, met water/water-warmtepompen waarbij de warmtewisselaar gewoon in open water hangt. Die techniek bestaat al jaren en wordt op veel plaatsen met succes toegepast. Die haalt warmte van buiten naar binnen, en koelt daarbij het oppervlaktewater een paar graden. In Balk staat er aan het haventje langs de Elfstedenroute een duurzaam woonhuis waar een Mefa-warmtewisselaar zoveel warmte uit het water haalde dat daar in de afgelopen winter bij temperaturen rond het vriespunt een paar m2 ijs ontstond, als enige plek in de wijde omtrek. Het principe werkt!

…en warmte uit grondwater

Klein nadeel: naarmate het buitenwater kouder is, minder van 5 graden Celsius, daalt de opbrengst van TEO-warmtewinning. Dan is er extra energie nodig uit andere bronnen om de woningen op temperatuur te krijgen. Zoals meer elektriciteit voor de warmtepomp – liefst natuurlijk afkomstig van duurzame bronnen zoals zonnepanelen of collectieve windmolens – en bodemwarmte te winnen via grondwater, dat ’s winters veel langer boven 5 graden blijft dan oppervlaktewater. Voor het Elfstedenplan kan warmte uit oppervlaktewater én grondwater worden gehaald.

Energie-damwand

Daarbij komt een recente uitvinding goed van pas: de ‘energie-damwand’. Dat is een stalen damwand waaraan een warmtewisselaar is gelast. Via een gesloten systeem van collectoren en leidingen waarin een vloeistof stroomt (water met antivries) haalt die warmte uit oppervlaktewater én uit grondwater. Dankzij die combinatie levert zo’n energie-damwand ook bij lagere buitentemperaturen flink meer warmte.

Dit concept wordt in Duitsland al een aantal jaren toegepast en is nu ook in Nederland getest, door Geotechnisch Adviesbureau CRUX Engineering, TU Delft, TU Eindhoven en de Groep Duurzame Energie. De proefopstelling in de Zweth bij Delft draait zelfs zo goed dat al vóór afronding van de test eerste energie-damwanden zijn geplaatst: bij It Swettehûs in Leeuwarden, het centrale bedieningscentrum van 40 bruggen in Friesland, en in de jachthaven in Enkhuizen.

Benieuwd naar de werking van energiedamwanden? Dit filmpje legt het haarfijn uit!

Warmte voor 100 appartementen

Hoeveel energie wint zo’n systeem? Recente buitenlandse studies (Ziegler e.a., 2019) melden dat er opbrengsten van 200 tot 400 W per strekkende meter damwand mogelijk zijn. Dat is omgerekend per jaar 6 tot 12 GJ/meter. Bij Crux hebben ze berekend dat bij een nieuwbouwproject in Delft een energie-damwand van 150 m lengte genoeg zou zijn om de energie te leveren voor de vloerverwarming, tapwater en passieve koeling van 100 appartementen van 80 m2.

‘IJs van Columbus’

Die hoge rendementen zijn een reden voor de gemeente Amsterdam serieus te overwegen energie-damwanden in te zetten bij het herstel van de vele kilometers kademuren die aan vervanging toe zijn. De gewonnen energie kan dan naastgelegen monumentale grachtenpanden verwarmen, met als mogelijke bijvangst: eindelijk weer schaatsijs op de grachten.

Ook in Friesland, met zijn honderden kilometers kades en vaarten, biedt dat concept gouden perspectieven. Als je daar energie-damwanden plaatst kun je woningen duurzaam verwarmen én het water genoeg koelen voor eindelijk weer een Elfstedentocht.

Schaatsen uit het vet

Zelfs bij wie niet van schaatsen houdt, brengt warmtewinning uit oppervlaktewater warme blosjes op de wangen. Prof. David Smeulders van de TU/e legt het potentieel én het principe van de energiedamwand uit in deze video. De mogelijkheden zijn enorm. “Als we alleen het water dat via de Rijn in Lobith ons land binnenkomt met maar één graad zouden koelen, kunnen we al 9,2 GW winnen – net zo veel als 10 kolencentrales”, stelt hij.

Hoog tijd om stevig in te zetten op TEO. En de schaatsen uit het vet te halen.

Heb jij ‘n tip voor deze rubriek? Stuur je suggestie naar demakersvanmorgen@technieknederland.nl!