Iedereen kan energie halen uit zijn eigen afvalwater

Energie Afvalwater loopt warm het riool in. Dat is zonde van de energie. Een Delftse startup wil daar iets aan doen.

Auke de Vries in het huis van zijn eerste klant.
Auke de Vries in het huis van zijn eerste klant. Foto David van Dam

De gammele wc en douche die in de smalle kelderruimte van startup-verzamelgebouw Yes!Delft staan opgesteld komen niet echt hoogtechnologisch over. Toch moest er eerst een non disclosure agreement getekend worden voor we hier naar binnen konden. De patentaanvraag voor wat er áchter de provisorische badkameropstelling op de grond staat is nog niet toegekend. De kelderruimte dient als laboratorium voor de HeatCycle, een warmteterugwinsysteem voor afvalwater van huizen dat Sander Wapperom en Auke de Vries met hun startup De Warmte ontwikkelden.

Het systeem vangt in de kruipruimte het afvalwater op, vlak voor het richting riool gaat. Het water wordt via een warmtewisselaar afgekoeld, en met de warmte die dat oplevert verhit een warmtepomp water in een boiler elders in huis. De boiler is aangesloten op de cv-ketel, die vervolgens minder hard hoeft te werken om heet water voor de douche of de verwarming te leveren. Volgens Wapperom en De Vries is 40 procent van de warmtebehoefte van een gemiddeld huishouden – vier personen – terug te winnen uit afvalwater, er kan daarmee flink bespaard worden op gas. Hoe meer mensen in huis, hoe groter de winst, want ook uit ‘koud’ water uit bijvoorbeeld de spoelbak van de wc is warmte terug te winnen.

Vorige week is het systeem voor het eerst bij een klant geïnstalleerd, na uitvoerig testen hier in de kelder en ruim een half jaar ervaring opdoen met het systeem in een testhuishouden in ‘The Green Village’ op de campus van de TU Delft. „Deze installatie is een enorme mijlpaal”, zegt De Vries. „Het testhuishouden was toch nog een beschermde omgeving. De mensen die daar wonen weten dat er geëxperimenteerd wordt. En bij het plaatsen woonde er nog niemand. Hier woont een gezin met drie kinderen, daar kun je niet weggaan als het riool nog open ligt.”

Auke de Vries (links) bij de klant thuis. Foto David van Dam

„Grofweg een kwart van alle energie die we in Nederland gebruiken is voor het verwarmen van de gebouwde omgeving: huizen en kantoren”, zegt Richard van Leeuwen, lector duurzame energievoorziening aan de Hogeschool Saxion. „Voor verwarming en warm water gebruiken we nog steeds voornamelijk gas”, vult Andy van den Dobbelsteen aan, hoogleraar klimaatontwerp en duurzaamheid aan de TU Delft. „In woningen is het energiegebruik in gas gemiddeld een factor drie tot vier groter dan het energiegebruik in elektriciteit.” Gasverbruik terugdringen is dus zeker de moeite waard, vinden ze allebei.

Het verschilt nogal per woningtype welke ingrepen zinvol zijn. Beginnen met isoleren is vaak het devies. Een goed geïsoleerde woning vraagt minder energie om te verwarmen. „Tot 1990 waren er weinig isolatie-eisen”, zegt Van Leeuwen. „Al zijn woningen uit 1980 vaak al wel beter geïsoleerd dan woningen uit 1950.” Van den Dobbelsteen: „In seriematige gebouwde woningen, galerijflats, portiekflats en rijtjeswoningen, is relatief eenvoudig veel te winnen doordat gestandaardiseerde ingrepen mogelijk zijn. Ook de oudere vrijstaande woningen en huizen in historische binnensteden vragen veel energie om te verwarmen, maar daarvan zijn er minder en die zijn lastiger aan te pakken. Relatief eenvoudige dingen zoals isolerend glas verdien je overigens altijd wel terug.”

Daarnaast hebben woningeigenaren veel mogelijkheden om gasverbruik terug te dringen. De bekendste zijn een zonneboiler die warm douchewater levert, een warmtepomp die heel zuinig is maar geen heel hoge temperaturen kan leveren, of een hybride warmtepomp die op koude winterdagen kan bijstoken met gas.

Meteen beginnen

„Wij vinden het belangrijk dat mensen ook in kleine stapjes kunnen verduurzamen en meteen kunnen beginnen”, zegt De Vries. „Een goede warmtepomp is duur, en als je niet zulke goede isolatie hebt ligt die keuze niet voor de hand. Vaak is een verwarmingsketel nog niet aan vervanging toe. Veel mensen denken dan: laat maar. Met onze warmteterugwinning in huis bespaar je direct CO2 en het is later nog te combineren met andere toepassingen zoals een hybride warmtepomp of zonneboiler.”

Het idee voor de HeatCycle begon met de wens om te ondernemen. „Op een brainstormavond bedachten we veel ideeën. Een hoop slechte, maar deze bleef overeind”, zegt Wapperom. Eind 2018 kregen ze een startbedrag van 2.500 euro van Climate-KIC, een Europees innovatiefonds. Ze bouwden een prototype dat in de douche bij Wapperom thuis moest bewijzen dat het idee haalbaar was.

Foto David van Dam

Ze werden geselecteerd voor het startup-traject van Climate-KIC. Dat betekende meer geld, en vooral ook begeleiding. „Het is verleidelijk om meteen met allerlei prototypes aan de slag te gaan”, zegt Wapperom. „Maar eerst moesten we kijken of er mensen zijn die hiervoor willen betalen.” Ze gingen de wijk in, langs de deuren. „Zo konden we ook meteen vragen of de afvoer naar het riool toegankelijk was.”

„De financiële kant was spannend”, zegt De Vries. „Je moet een terugverdientijd van minder dan 10 jaar hebben, de prijs mag niet te hoog worden. Wij moesten best veel componenten inkopen, kon dat wel?” Het systeem kost „onder aan de streep” 3.500 euro. Dat is inclusief btw en de kosten voor het installeren, ook is meegenomen dat je er 2.500 euro ISDE-subsidie voor krijgt. De terugverdientijd is 7 tot 10 jaar.

Warmteterugwinning is niet nieuw, fabrieken doen eraan, er zijn grote rioolinstallaties en ook zijn systemen voor warmteterugwinning van douchewater gewoon te koop. „Douchewater is 40 procent van het waterverbruik, wc doorspoelen nog eens 30 procent, wij wilden alles gebruiken”, zegt Wapperom. Er is maar een klein stukje afvoer in huis waar al het water samenkomt, dat was wel een uitdaging. „Een meter buis, soms minder, daarin moet het gebeuren. Grote warmtewisselaars beslaan zo een paar kilometer riool.”

In de kruipruimte

Afvalwater is gemiddeld 27 graden Celsius. De HeatCycle koelt het af naar twee graden. „Dat kost een klein beetje elektriciteit, maar dat win je terug in warmte”, zegt Wapperom. Hoe de terugwin-unit in de kruipruimte precies in elkaar zit, willen ze vanwege de patentaanvraag niet zeggen. „Wat onze installatie uniek maakt is hoe de warmte wordt teruggewonnen en dat er een buffering in zit waarin de warmte tijdelijk kan worden opgeslagen.” De software die de warmteverdeling regelt schreven Wapperom en De Vries zelf.

„Bij de proefinstallatie in The Green Village waren we vooral benieuwd of het systeem niet zou verstoppen”, zegt Wapperom. „Kan het dat vieze water echt aan, met uitwerpselen, wc-papier en wat mensen verder nog allemaal door het riool wegspoelen. We willen niet dat mensen hun gedrag moeten aanpassen.”

De waarde van warmte wordt steeds meer gezien

Andy van den Dobbelsteen hoogleraar

De waarde van warmte wordt steeds meer gezien, zegt Van den Dobbelsteen. „Nu het aardgasverbruik moet verminderen wordt er gekeken naar beschikbare andere bronnen. Warmte uit de bodem is er ook een, die is vrij constant 11 à 12 graden. De warmte van afvalwater ligt nog dichter bij de gewenste temperatuur. Daaruit terugwinnen is slim, je maakt maximaal gebruik van wat je al hebt.” Van Leeuwen: „Ik ben voorstander van lokale bronnen, afvalwater is eigenlijk een heel logische. Wij hebben het er in de onderzoeksgroep ook weleens over gehad, maar voor verstoppingen zagen wij niet direct een oplossing. Als zij een slim systeem daarvoor hebben is dat heel interessant.”

Van verstoppingen kwam het niet. Wel bleken diverse sensoren niet geschikt voor de vuile waterstroom. „Ik wist bijvoorbeeld niet dat water in verwarmingsleidingen pikzwart is. De sensor waar dat vieze water langskwam deed het na korte tijd niet meer, die hebben we vervangen door een ander type. Alleen in een echte situatie kom je achter dit soort praktische dingen.”

Jaren 70-huis

Het gezin waar de eerste installatie is geplaatst is zorgvuldig uitgekozen. „Ze wonen in een jaren 70-huis, met vijf personen en ze hebben een zonneboiler”, zegt De Vries. „Vooral dat laatste vonden we belangrijk om te kunnen zien of onze installatie inderdaad goed werkt in combinatie met andere systemen.” Het bestaande boilervat is vervangen. In plaats van één spiraal die opwarmt via zonnepanelen, zitten er nu twee spiralen in, ook een die opgewarmd wordt door de HeatCycle. „Klanten kunnen zelf de grootte van het boilervat kiezen, dit is een hele grote”.

In de rest van het jaar zullen nog meer mijlpalen volgen. Ze hebben nu 130 installaties voorverkocht, daarvan willen ze er dit jaar 100 installeren. „Of we dat gaan halen is een tweede”, zegt De Vries. „Van 1 naar 10 installaties lukt waarschijnlijk nog wel, maar van 10 naar 100 installaties is een grote stap.” Nu doen ze een deel van de installatie eigenhandig, uiteindelijk moet een installatiebedrijf dat gaan doen.

Naast de losse klanten heeft De Warmte een samenwerking met het sociaal verhuurbedrijf WoonFriesland, die ook bij het project van The Green Village is betrokken. Voor dit bedrijf gaan ze 33 proefinstallaties aanleggen om de werking op grotere schaal te valideren, komende maand worden de eerste zes geplaatst. De Vries: „Het worden spannende maanden. Nu zal duidelijk worden of de installaties echt goed werken in het wild.”