Aquathermie – Het winnen van warmte uit oppervlaktewater kan een belangrijke bijdrage leveren aan de energietransitie. Maar wat is de ecologische impact ervan op het waterleven? Het is een vraag die steeds prangender wordt, als we de potenties van deze vorm van warmtewinning ten volle willen gaan benutten. Onlangs wijdde STOWA in samenwerking met het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO) en Deltares een hele dag aan dit onderwerp.
Nederland moet van het gas af. Uit onderzoeken die de afgelopen jaren zijn uitgevoerd, komt naar voren dat de potentie van aquathermie als duurzame warmtebron groot is. Thermische Energie uit Oppervlaktewater (TEO) kan voor ruim 40% bijdragen aan de warmtevraag van gebouwde omgeving. Er zijn inmiddels ruim tachtig aquathermie-installaties gerealiseerd. Waterbeheerders willen deze duurzame warmtebron graag op grotere schaal beschikbaar stellen en zo de potentie benutten.
Maar om vergunningen te kunnen verlenen is de grote vraag voor waterbeheerders: wat zijn de effecten van een onttrekking van warmte uit oppervlaktewater en de er opvolgende een koudelozing op het aquatisch ecosysteem? “Voor antwoord op deze vraag zijn de afgelopen jaren, onder meer in het onderzoeksprogramma WarmingUP, de nodige kennis en tools ontwikkeld,” aldus dagvoorzitter Jacqueline Laumans, werkzaam als programmamanager waterbeheer en energietransitie bij STOWA.
Ghada Sukkar van de Unie van Waterschappen maakte duidelijk in haar presentatie dat aquathermie een belangrijke rol speelt voor de waterschappen op weg naar klimaatneutraliteit. Ook gaf zij aan dat waterbeheerders niet alleen meer inzicht moeten krijgen in mogelijke negatieve effecten van aquathermie, maar ook de kansen moeten zien; hoe kan aquathermie bijdragen aan verbetering van de waterkwaliteit?
Directe en indirecte effecten
Een TEO-installatie onttrekt water, voert dat langs een filter en warmtewisselaar en loost het afgekoelde water terug. Dat betekent dat de installatie direct invloed heeft op het watersysteem door afkoeling en filtering. Deze gevolgen kunnen direct en indirect doorwerken op de ecologie. Als voorbeeld: afkoeling verlaagt het zuurstofgehalte in water -direct effect-, wat invloed heeft op de waterplanten en de algensamenstelling -indirect effect. Deze directe en indirecte effecten zijn in kaart gebracht met ecologen van kennisinstellingen en waterschappen. Ida de Groot- Wallast, projectleider WarmingUP en aquathemie expert bij Deltares: “Hierbij is gebruik gemaakt van wetenschappelijke literatuur en zijn verschillende voorspellingsmodellen ontwikkeld.”
Temperatuur en verspreiding koude
Over hoe de koude zich verspreidt, nadat deze in het oppervlaktewater is geloosd, is veel kennis ontwikkeld in WarmingUP. Zo zijn er voor verschillende watertypen en TEO-installaties van verschillende omvang voorbeeldberekeningen gemaakt. Daarmee is het nu mogelijk om een goede inschatting te maken van op welke afstand van het lozingspunt de temperatuurdaling zich herstelt. Ook is er nu een handvat beschikbaar om voor complexe situaties de verspreiding van de koude te voorspellen.
“Uit de stresstest voor grootschalige TEO in rijkswateren uitgevoerd door Deltares bleek in verreweg dat in de meeste gevallen de temperatuurdaling binnen de veilige marge van 2 graden Celsius die werd aangehouden bleef,” aldus Henk Looyen van Rijkswaterstaat. Doel van de studie was om te kijken waar een met rijkswater gevoed warmtenet haalbaar is, met het oog op een koudelozing.
Uit onderzoek blijkt dat de relatie tussen temperatuur en afzonderlijke soorten, zoals macrofyten, fytoplankton en zoöplankton, redelijk bekend is. Grotere organismen als amfibieën en vissen kunnen zich vrij goed aanpassen aan temperatuurverschillen en zoeken zelfs voor uiteenlopende levensstadia kouder of warmer water op. Bovendien kunnen ze zich op eigen kracht normaal gesproken vrij eenvoudig van warmere naar koudere delen verplaatsen, of vice versa. Kennis over de doorwerking van effecten van de ene soort op de andere ontbreekt veelal. Dat moet komende jaren (beter) boven tafel komen. Hierbij kan praktijkonderzoek helpen.
Koudelozingen kunnen overigens ook positieve effecten hebben, want volgens de onderzoekers maken door koudelozing veroorzaakte temperatuurgradiënten in het water een ecosysteem robuuster. Temperatuurschokken zijn wel ongewenst.
Effecten TEO-filters
Uit een analyse van bestaande onderzoeken naar impact van filtering op ecologie blijken vooral zoö- en fytoplankton kwetsbaar. Maar de kennis is beperkt en vooral afkomstig van onderzoek naar andere type installaties, zoals energiecentrales.
Waterschappen doen daarom praktijkonderzoek naar de invloed van deze installaties op de ecologie om meer kennis op te bouwen. Zo gaat waternet bij de Sloterplas een TEO-proefopstelling met meerdere typen installaties (combinaties van filter en warmtewisselaar) testen.
Ecologische impact
Met de ontwikkelde kennis en tools is het mogelijk een inschatting te maken van de mate van afkoeling en de effecten van filtering. Deze inzichten zijn gebruikt om ook de doorwerking van deze directe effecten op het ecologisch systeem in beeld te krijgen. Door te spelen met het ontwerp van het TEO-systeem kan je invloed uitoefenen op afkoeling en impact van filtering. Zo is het mogelijk te sturen op een ontwerp dat het watersysteem op de gewenste manier beïnvloedt.
De onderzoekers adviseren de komende jaren op geselecteerde locaties TEO-systemen te monitoren, zodat ontbrekende kennis wordt opgebouwd en bestaande kennis wordt aangescherpt. Dit moet bijdragen aan meer en meer inzicht en vertrouwen om TEO zo te kunnen inzetten dat ecologische impact beperkt is of zelfs leidt tot een kwaliteitsverbetering van het watersysteem.
De Groot- Wallast: ”Met al deze kennis en tools zijn we in staat een beeld te vormen van de gevolgen van een TEO op de ecologie, het is vervolgens aan de waterbeheerder hieraan een oordeel te hangen.” Laumans vult aan: “Het beoordelingskader koudelozingen biedt hiervoor handvatten en zullen we de komende tijd met elkaar verder ontwikkelen.”
Een volledig verslag van deze dag kunt u hier downloaden.
