Elke keer dat je je toilet doorspoelt of het bad leegmaakt, verlies je iets dat verrassend waardevol is: warmte.

Het kost veel energie om op te warmen het water in de eerste plaats, en enorme hoeveelheden van deze energie verdwijnt gewoon in de afvoer en is verloren in de omgeving. Rond 15-30% van een typische energierekening van een huis gaat op het verwarmen van water. Hergebruik van deze "hitte" zou een heel eenvoudige manier zijn om ons leven duurzamer te maken.

Energie is overal in de stedelijke watercyclus. Waterbedrijven gebruiken het om drinkwater te produceren en het naar uw kraan thuis te pompen. Na gebruik wordt het water in het riool geloosd en gezuiverd in de rioolwaterzuiveringsinstallaties. Die drainage- en afvalwaterbehandelingen gebruiken weer energie.

Water hoeft geen enorme energie-afvoer te zijn - het kan zelfs een netto energiefabriek zijn. We zijn bijvoorbeeld al in staat om biogas uit ons afval te produceren en gebruiken het om de "poo-bus" aan te drijven onder andere.

Het kost ongeveer tien keer meer energie om water te verwarmen dan het rond te pompen of te behandelen na gebruik. En die energie wordt meestal verspild. Warm water uit uw kraan is immers meestal nog steeds warm als het door de afvoer stroomt en dus bevat afvalwater veel thermische energie.

Hergebruik van deze warmte zou een gemakkelijke overwinning zijn voor het milieu. Het zou de waterkringloop energie-efficiënter maken en onze koolstofvoetafdruk aanzienlijk verminderen.

Om de warmte uit ons afvalwater terug te winnen, hebben we eerst een warmtewisselaar. Dit apparaat kan een koude waterstroom naast een warmere stroom laten lopen, zonder dat de twee vloeistoffen met elkaar mengen. In plaats daarvan wordt warmte onttrokken aan het warme water en overgebracht naar het koude water.

In een eenvoudig huis-systeem, kan koud water te gaan naar de douchekop worden voorverwarmd met warmte uit afval douche, keuken en badkamer water, wat betekent dat we minder warm water te gebruiken om een ​​comfortabele douche te creëren.

In larger systems, the heat exchanger can be installed in the sewer mains in the street. In this case, the cold stream will be a recirculating medium that brings the heat into a heat pump – a kind of refrigerator working in reverse. This heat pump can deliver the heat at a much higher temperature (around 50?) to a third water stream. This hot stream can then be used in a building for space heating or again hot tapwater.

Ten eerste is het moeilijk om uit te zoeken hoe effectief warmteterugwinning zou zijn, omdat het extreem moeilijk is om stroom- en temperatuurmetingen in een riool te maken. Apparaten raken snel verstopt met vast afval en huishoudelijk afval. Beschikbare warmte in de riolen varieert ook enorm van dag tot dag, of zelfs van uur tot uur.

Om de moeilijkheden bij het nemen van directe metingen te overwinnen, hebben we computermodellen gebruikt die kunnen voorspellen hoeveel warmte beschikbaar is in een rioolnetwerk. Eén model, Simdeum, Kijkt naar het gebruik van toiletten, kranen, wasmachines en andere apparaten om te schatten hoeveel water zal eindigen in de riolen - en hoe warm het zal zijn. Een ander model, Sobek, berekent hoeveel water er door het rioolnet en de waterniveaus in de riolering stroomt. We hebben een extra module ontwikkeld die bepaalt hoeveel warmte verloren gaat via pijpwanden in de omliggende grond.

Deze modellen werken in de praktijk. Toen we watergebruik onderzocht door studenten wonen op de campus van University of Bath, vonden we onze stroom en de temperatuur voorspellingen op basis van enquêtes gematched nauw samen met de gegevens uit de omgeving mangaten.

Maar we kunnen alleen deze warmte aanboren zodra we hebben uitgezocht hoe we het moeten opslaan of het in een groter verwarmingssysteem moeten voeden. Sterke dagelijkse variaties in waterverbruik en de vertraging tussen de vraag naar heet water, met een piek bij ochtend douchen, en aanbod in de riolering betekent kleinschalige warmte hergebruik onpraktisch blijft.

Dit alles is echter al mogelijk op grotere schaal. Modelberekeningen in de Nederlandse stad almere toonde aan dat warmteterugwinning uit riolen aantrekkelijk wordt als afvalwater wordt opgevangen bij 5,000 of meer mensen. Praktisch bewijs van gebruikte systemen is te vinden in Duitsland, Zwitserland en Scandinavië.Dit artikel is geschreven met Laura Piccinini als onderdeel van haar masterproject bij EPFL Lausanne.