Schone energie dankzij rioolwater

In de zoektocht naar oplossingen voor congestie van het stroomnet en het behalen van energiedoelen bieden rioolwaterzuiveringen mogelijk uitkomst als smart energy hub. Daarmee kan duurzaam opgewekte energie slim worden benut. In Overijssel wordt ermee geëxperimenteerd.

Op steeds meer plekken in Nederland zit het stroomnet vol. Netbeheerders zijn druk bezig het net te verzwaren, maar het is sterk de vraag of dit voldoende is voor de energievoorziening. Een energiesysteem dat op slot zit, heeft grote economische impact, zegt Maarten Epema, projectleider Energiegebieden namens de provincie Overijssel. ‘Door netcongestie kunnen bedrijven geen nieuwe elektriciteitsaansluiting krijgen, waardoor ze zich niet kunnen vestigen, uitbreiden of overschakelen naar aardgasloze oplossingen.

Daarnaast wordt de teruglevering van opgewekte energie van zonnepanelen en windturbines aan het net geblokkeerd. Hierdoor halen bedrijven en overheden hun duurzaamheidsdoelen niet.’

Rioolwaterzuiveringen (rwzi’s) bieden mogelijk uitkomst voor dit probleem. Rwzi’s zijn namelijk niet alleen ‘wasserettes van rioolwater’, maar vormen ook een belangrijke schakel in het energiesysteem, zegt Rafael Lazaroms, beleidsadviseur Klimaat en Duurzaamheid van de Unie van Waterschappen. ‘Een rioolwaterzuivering is zowel verbruiker als producent van energie. Op en rond een rwzi-terrein staan vaak zonnepanelen en windturbines.

De energie die ze opwekken, wordt nu gebruikt voor processen op de zuivering zelf, maar je zou die ook kunnen afzetten naar de omgeving. Dat geldt ook voor biogas dat ontstaat bij het vergisten van slib, het restproduct dat na het zuiveren van rioolwater overblijft. Als je dit biogas opwaardeert naar groen gas, zou je het kunnen gebruiken voor de verwarming van huizen of voor mobiliteit.’

Vanwege de energieopwekking, beschikbare ruimte en infrastructuur, en ligging bij industrie- en bedrijventerreinen zijn rwzi’s bij uitstek geschikt als smart energy hubs: slimme lokale energieknooppunten waar duurzaam opgewekte energie kan worden opgeslagen en verdeeld naar de omgeving. Epema: ‘Het slimme ontstaat als je lokaal een collectief vormt met producenten, afnemers en netbeheerders en onderling goede afspraken maakt over de verdeling op dal- en piekmomenten. Wanneer het zonnig is of hard waait, zorg je bijvoorbeeld dat bedrijven hun wagenpark massaal opladen of dat de energie wordt opgeslagen in een batterij. Die kun je dan weer benutten wanneer het regent of windstil is.’

Waterstof

Waterstof is een belangrijke bouwsteen van een decentraal energiesysteem. De rwzi van Waterschap Drents Overijsselse Delta (WDOD) bij het Zwolse bedrijvenpark Hessenpoort – die wordt ingericht als smart energy hub – treft voorbereidingen voor het produceren en benutten van waterstof. Michel Masséus, adviseur energie en duurzaamheid bij WDOD, legt uit hoe dat werkt. ‘Waterstof ontstaat door met behulp van elektrolyse water te splitsen in waterstof en zuurstof. Als je dit doet met zonne- of windenergie heet dat groene waterstof. Dit kun je vervolgens tijdelijk opslaan of direct distribueren naar afnemers. Zo ontlast je het centrale stroomnetwerk.’

Voor de rwzi zelf zijn vooral de reststromen van waterstofproductie interessant, zegt Masséus. ‘Pure zuurstof kunnen we inzetten bij het beluchtingsproces. Normaal blazen we met grote blowers zuurstof uit de buitenlucht in het afvalwater. Dit vraagt meer dan de helft van het elektriciteitsverbruik op een rwzi.’ Behalve zuurstof komt bij waterstof productie warmte vrij. Ook die krijgt een nuttige bestemming.

Slib vergisten

Masséus: ‘Op rwzi’s waar slib wordt vergist – dat is bij 70 van de ruim 300 rwzi’s – is veel warmte nodig. De warmte die ontstaat door elektrolyse kun je met tussenkomst van een warmtewisselaar hiervoor gebruiken.’ De energiebesparing die pure zuurstof en restwarmte oplevert, kan bijdragen aan de energie- en klimaat ambities van waterschappen (zie kader). De installatie op Hessenpoort zal vanaf eind 2023 vijf jaar lang waterstof produceren. Masséus: ‘Uit een proef weten we dat bij voldoende pure zuurstof je in principe niet meer hoeft te beluchten met blowers. We gaan nu onderzoeken welke invloed het gebruik van pure zuurstof heeft op de waterkwaliteit op langere termijn. Ook moeten we de risico’s goed in kaart brengen. Waterstof is bijvoorbeeld erg explosief.’

Naast waterstof bieden ook aquathermie – een techniek waarbij warmte wordt onttrokken uit oppervlakte- of rioolwater – en biogas interessante mogelijkheden voor een toekomstig energiesysteem, blijkt uit een verkenning op de rwzi van Harderwijk. Lazaroms: ‘Met aquathermie zou je een groot deel van de warmtevraag voor lage- en middentemperatuur warmtenetwerken kunnen voorzien. Biogas kunnen we op grote schaal opwaarderen naar groen gas, waardoor het een hoogwaardig alternatief wordt voor aardgas. Een aantal rwzi-locaties beschikt over een groengas installatie. Voor de warmtevraag hiervan kun je de warmte gebruiken van de waterstofproductie.’

Samenwerking cruciaal

Om de potentie van de rwzi als energy hub zo goed mogelijk te benutten, is samenwerking essentieel, zo benadrukt Epema. ‘We hebben alle partners nodig. Denk aan producenten van waterstof, lokale afnemers zoals bedrijven, woonwijken en transport, en netbeheerders voor de infrastructuur. Provincies, gemeenten en waterschappen spelen een belangrijke rol als het gaat om keuzes in de Regionale Energiestrategieën. De pilot in Hessenpoort is ook meegenomen in de RES van Overijssel-West.

Daarnaast moeten overheden zorgen voor goede coördinatie. Als provincie nemen we hierbij het voortouw, zeker op plekken waar gemeentegrensoverschrijdend veel opwek van de grond komt. Alle partijen bij elkaar brengen is best een uitdaging. Iedereen moet de urgentie voelen en bereid zijn om mee te ontwikkelen en investeren.’ Met name waterstof vraagt de nodige aanpassingen, zegt Masséus. ‘Zonder de juiste faciliteiten kun je het niet afzetten. De bereidheid de handschoen samen op te pakken is er gelukkig in Hessenpoort bij de ondernemers en netbeheerder. Met H2GO hebben we een samenwerkingsovereenkomst afgesloten voor de ontwikkeling en bouw van de installatie. Ook leveren ze kennis en zorgen voor afzet van waterstof.’

Meer initiatieven

Ook op andere plekken ontstaan initiatieven. Zo wordt bij de rwzi in Echten (Drenthe) in een consortium gewerkt aan een waterstofwijk. Tegelijkertijd zoeken waterschappen naar de rol die ze zelf willen invullen. Masséus: ‘Gaan we actief investeren in de productie van waterstof? Of stellen we enkel onze terreinen beschikbaar en gebruiken we alleen de zuurstof? Ook moeten we de functie van energy hub verantwoord inpassen in ons waterbeheer. Een van onze voorwaarden is dat onze kerntaken hierbij niet in het geding komen.’

Verder is het volgens Lazaroms van belang dat er vanuit het rijk voldoende ruimte wordt geboden om te innoveren. ‘Om te kunnen experimenteren en vast te stellen wat verantwoord is, hebben we duidelijk beleid en wetgeving nodig. De regelgeving loopt nu vaak achter op innovatie. Van groene waterstof is bijvoorbeeld nog onduidelijk of dit valt onder groene stroom. Daarnaast zijn er meer onderzoeksbudget en subsidieregelingen nodig. Ook voor de kostbare energiebronnen zoals groen gas en aquathermie. Wil je een goede energiemix hebben, dan moet je inzetten op een breed scala aan opties. Verder mogen rwzi’s volgens de wet nu niet meer energie opwekken dan ze verbruiken. Ook daar moet in de wet ruimte voor gemaakt worden.’

Het rijk zou volgens Lazaroms nog wel wat meer visie en ambitie mogen tonen als het gaat om een toekomstbestendig energiesysteem. ‘De energievoorziening is de basis voor sociaaleconomische ontwikkeling. Dat vraagt om duidelijke keuzes: waar zetten we op in en hoe zorgen we dat we de kansen benutten? We kunnen niet nog jaren wachten op nieuwe wetgeving en financiële middelen. Het is tijd voor versnelling.’

Masséus is het daarmee eens. ‘We hebben te maken met lange levertijden van materieel en een tekort aan menselijke capaciteit. Ook vergunningstrajecten kosten veel tijd. Voordeel van een rwzi is dat die al over een basisvergunning beschikt voor industriële processen. Voor waterstof is alleen nog een aanvulling nodig. Om sneller beslissingen te kunnen nemen, gaan we ook de resultaten van Hessenpoort al voor het einde van de pilot in 2028 inzichtelijk te maken. Deze transitie vraagt om een totaal andere aanpak dan we gewend zijn.’