Elke keer dat u het toilet doorspoelt of het bad laat leeglopen, verliest u iets heel waardevols: warmte.

Het kost veel energie om het water in de eerste plaats op te warmen, en grote hoeveelheden van deze energie verdwijnen gewoon door de afvoer en gaan verloren in het milieu. Ongeveer 15-30% van een typische energierekening voor een huishouden gaat naar het verwarmen van water. Het hergebruiken van deze "warmte" zou een heel eenvoudige manier zijn om ons leven duurzamer te maken.

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

Water hoeft geen enorme energievreter te zijn – het zou zelfs een netto energiefabriek kunnen zijn. We kunnen bijvoorbeeld al biogas produceren uit ons afval en het gebruiken om de “poepbus” van stroom te voorzien. onder andere.

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

Het hergebruiken van deze warmte zou een makkelijke overwinning zijn voor het milieu. Het zou de watercyclus energiezuiniger maken en onze CO2-voetafdruk aanzienlijk verkleinen.

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

In een eenvoudig huishoudelijk systeem kan het koude water dat naar de douchekop gaat, worden voorverwarmd met warmte uit het afvoerwater van de douche, de keuken en het bad. Hierdoor hoeven we minder warm water te gebruiken om een ​​comfortabele douche te creëren.

In grotere systemen kan de warmtewisselaar in de riolering in de straat worden geïnstalleerd. In dit geval zal de koude stroom een ​​recirculerend medium zijn dat de warmte naar een warmtepomp brengt - een soort koelkast die omgekeerd werkt. Deze warmtepomp kan de warmte op een veel hogere temperatuur (ongeveer 50?) aan een derde waterstroom leveren. Deze warme stroom kan vervolgens in een gebouw worden gebruikt voor ruimteverwarming of opnieuw warm kraanwater.

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

Om de moeilijkheden van het nemen van directe metingen te overwinnen, hebben we computermodellen gebruikt die kunnen voorspellen hoeveel warmte er beschikbaar is in een rioolnetwerk. Eén model, Simdeum, kijkt naar het gebruik van toiletten, kranen, wasmachines en andere apparaten om te schatten hoeveel water er in de riolering terechtkomt – en hoe warm het zal zijn. Een ander model, Sobek, berekent hoeveel water er door het rioolnetwerk stroomt en de waterstanden in de rioolleidingen. We hebben een extra module ontwikkeld die rekening houdt met hoeveel warmte er via de pijpwanden verloren gaat in de omliggende grond.

Deze modellen werken in de praktijk. Toen we het watergebruik van studenten op de campus van de University of Bath onderzochten, ontdekten we dat onze voorspellingen van debiet en temperatuur op basis van enquêtes nauw overeenkwamen met gegevens uit nabijgelegen putten.

Maar we kunnen deze warmte pas benutten als we erachter zijn hoe we het kunnen opslaan of in een groter verwarmingssysteem kunnen voeren. Sterke dagelijkse schommelingen in waterverbruik en de vertraging tussen de vraag naar warm water, dat piekt tijdens het douchen in de ochtend, en de levering ervan in de riolering, betekent dat kleinschalig hergebruik van warmte onpraktisch blijft.

Dit alles is echter al op grotere schaal mogelijk. Modelberekeningen in de Nederlandse stad almere toonde aan dat warmteterugwinning uit riolen aantrekkelijk wordt zodra afvalwater van 5,000 of meer mensen wordt verzameld. 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 aan de EPFL Lausanne.