VERWARMING
Install Magazine 984 – mei 2022
Verwarmen met restwarmte
Het project van De Nieuwe Dokken omvat drie fases. Op dit ogenblik is de eerste (midden) afgewerkt en de tweede (links) in aanbouw. (Foto DuCoop)
De eerste fase van het project, met de woontoren op de achtergrond. (Foto DuCoop)
De woningen zijn voorzien van afleversets met een dubbele warmtewisselaar: voor verwarming en voor sanitair warm water.
Een deel van de warmtebehoefte wordt gedekt door warmteterugwinning op het gezuiverd afvalwater.
De warmtepomp brengt de restwarmte op de gewenste temperatuur.
Uit het zwartwater wordt struviet gewonnen, dat gebruikt wordt als meststof.
Project De Nieuwe Dokken in de kanaalzone in Gent
Het project De Nieuwe Dokken is een onderdeel van de heropwaardering van de Gentse kanaalzone. Het telt in totaal drie fasen, waarvan een eerste al is afgewerkt. Dit bestaat uit een woontoren van 13 verdiepingen en 50 appartementen en kantoren, verder een reeks lagere gebouw met appartementen, eengezinswoningen en commerciële ruimtes. Ook het Stadsgebouw Melopee, een apart project van de stad Gent, met onder meer een school werd tegelijk met de eerste fase in gebruik genomen en aangesloten op het warmtenet. Het energieconcept is uitzonderlijk: alle gebouwen worden verwarmd met een combinatie van warmterecuperatie uit het eigen afvalwater met restwarmte van de nabijgelegen zeepfabriek Christeyns. In ruil daarvoor levert De Nieuwe Dokken gezuiverd afvalwater aan de fabriek. Dat alles wordt beheerd door een coöperatie die daar speciaal voor is opgericht: DuCoop.
Symbiose met de industrie
Een eerste principe van duurzaamheid is om de bestaande warmtebronnen zoveel mogelijk te benutten. In dit geval werd die warmtebron gevonden bij de nabijgelegen zeepfabriek Christeyns. Voor de firma was dit een voordelige zaak. Anders zou het bedrijf een koelinstallatie moeten laten draaien om de warmte af te voeren, wat een kost vertegenwoordigde; nu werd het een bron van inkomsten. Bovendien gaat er ook een stroom in de andere richting. Het afvalwater van de woningen wordt opgevangen en ter plaatse gezuiverd. Het gezuiverde water gaat dan naar de zeepfabriek, waar het wordt behandeld voor gebruik in het productieproces. Zo bespaart de zeepfabriek aanzienlijk wat drinkwater. Vooraleer het gezuiverde water naar Christeyns gaat, is er nog een warmteterugwinning op de waterzuivering. Deze kan instaan voor ongeveer 25% van de jaarlijkse warmtebehoefte van De Nieuwe Dokken. Tenslotte is er nog een biogasketel. De brandstof daarvoor komt uit een vergister die gevoed wordt door het zwartwater en het keukenafval, die gescheiden worden opgevangen.
Warmtenet
De verschillende gebouwen van De Nieuwe Dokken zijn samen met het Stadsgebouw aangesloten op een warmtenet, dat gevoed wordt door een warmtewisselaar bij Christeyns. DuCoop heeft ook een recht van opstal voor een stookplaats in de fabriek met twee backup gasketels met een totaal vermogen van 1,5 MW. Die komen echter alleen in noodgevallen tussenbeide. De warmtewisselaar bij Christeyns onttrekt de restwarmte uit een buffervat. Het aanbod van restwarmte wordt immers bepaald door het productieproces, en kan dus niet afgestemd worden op de behoeften van het warmtenet, zodat opslag noodzakelijk is.
Het warmtenet wordt gestuurd door een weerstation op het dak van de toren, dat automatisch de stooklijn bepaalt. De gebruikers zijn op het warmtenet aangesloten via afleversets met een dubbele warmtewisselaar: een voor verwarming en een voor SWW. De insteltemperatuur van het warmtenet is 52°C, en werd gekozen in functie van het SWW-comfort. Met deze temperatuur kan men nog 45°C aan het tappunt garanderen. De SWW productie gebeurt volgens het doorstroomprincipe. Er wordt dus geen warm water gestockeerd, wat meteen het risico op legionella elimineert. De scheiding tussen het verwarmingscircuit van de woning en het warmtenet is ook ingegeven door de temperatuur- en drukregimes van het primaire circuit: om voldoende opvoerhoogte te hebben voor de bovenste verdiepingen, werkt de vertrekleiding immers aan 8,5 bar.
Warmte en energie uit afvalwater
Afvalwater, en dan in de eerste plaats grijswater, is een warmtebron die sterk onderbenut is. Douchewater heeft een temperatuur van circa 45°C aan de kraan en is nauwelijks afgekoeld als het in de afvoer verdwijnt. Ook veel ander spoelwater is op kamertemperatuur als het in de binnenriolering terecht komt. Zo gaat er heel wat energie verloren, die beter benut kan worden met een warmtepomp. Omdat het afvalwater in De Nieuwe Dokken centraal wordt verzameld en gezuiverd, bood dit de kans om warmteterugwinning op de zuiveringsinstallatie toe te passen. Het water verlaat de zuiveringsinstallatie aan 28-30°C, en wordt dan afgekoeld tot ongeveer 10°C, vooraleer het aan Christeyns geleverd wordt. De gerecupereerde warmte wordt dan in het warmtenet geïnjecteerd. Dat gebeurt met een warmtepomp van 125 kW, die een COP van 3,5 haalt.
Om het thermisch rendement optimaal te houden, worden de warmteverliezen in de binnenriolering zoveel mogelijk beperkt. Daartoe worden er onder meer speciale valpijpbeluchters van Geberit gebruikt, die ervoor zorgen dat er niet meer verse lucht dan nodig in de standleidingen komt. Contact met de koude buitenlucht tijdens het traject naar beneden zorgt immers voor een sterke afkoeling van het afvalwater.
Het bovenstaande geldt voor het grijswater. Het zwartwater volgt een gescheiden traject. De woningen zijn namelijk uitgerust met vacuümtoiletten, vergelijkbaar met wat we kennen in vliegtuigen, maar dan wel in porselein. Dit is meteen ook het grootste netwerk van vacuümriolering in Vlaanderen. Vacuümpompen in de kelder garanderen een constante onderdruk van 0,6 bar. Het zwartwater komt terecht in een buffertank, van waaruit het naar een vergister wordt gepompt. Dat gebeurt in functie van de noden van het biologisch proces dat zich in de vergister afspeelt. Tussen de buffertank en de vergister zijn er uiteraard versnijders, om vaste stoffen te verkleinen, zoals vochtige doekjes, de grootste vijand van elke waterzuiveraar.
Om verstoppingen te vermijden, is de diameter van de vacuümleiding groter dan de sifonopening van de toiletten. Als er dus toch een voorwerp wordt doorgespoeld, kan dat niet komen vast te zitten in de leidingen. De vergister wordt ook gevoed met keukenafval dat verzameld wordt via centrale vermalingsinstallatie. Het biogas dat geproduceerd wordt, gaat naar een biogasketel op de bovenste verdieping van de toren. Met een vermogen van 25 kW levert die slechts een beperkte bijdrage tot de verwarmingsbehoefte.
Biogas is niet het enige dat uit het afvalwater gewonnen wordt. DuCoop doet ook aan nutriëntenterugwinning. De installatie is voorzien van een reactor waarin struviet kan neerslaan, dat dan als meststof gebruikt kan worden. Ook hier is de productie kleinschalig: het gaat om 1,5 ton per jaar. Dit kan echter ingezet worden op de groenzones rond de gebouwen, en draagt zo bij tot de algemene circulariteit.
Regeling
Om dat alles in goede banen te leiden, is er een overkoepelend regelconcept nodig. Tot hiertoe hebben we alleen het gedeelte van verwarming en waterrecuperatie besproken, het totaalplaatje omvat ook nog andere aspecten, zoals PV-panelen en regenwatergebruik. Een onderdeel van het bestek was dan ook dat alle componenten op hetzelfde regelplatform moesten kunnen werken, om compatibiliteitsproblemen te vermijden. Al deze installaties worden centraal gemonitord en aangestuurd via een SCADA-platform dat werd ontwikkeld in samenwerking met het nutsbedrijf Farys en de Gentse technologie-ontwikkelaar OpenMotics.
Een grote uitdaging bij dergelijke projecten is om alle stromen in evenwicht te krijgen. Het aanbod van warmte en de afname van gezuiverd water bij Christeyns worden bijvoorbeeld bepaald door eisen van het industrieel proces, en staan dus los van het gebruikspatroon van de woningen. Maar ook binnen de Nieuwe Dokken zelf zijn er tijdsverschuivingen, bijvoorbeeld tussen de warmtevraag en de productie van groene elektriciteit. Een antwoord daarop is dat er sterk geïnvesteerd werd in opslagcapaciteit en slimme sturing, zowel bij de industriële partner als intern. Dat gaat dan zowel om buffervaten als om een wijkbatterij van 100 kW met een opslagcapaciteit van 242 kWh. .
DuCoop streeft ernaar om de werking te optimaliseren door in te spelen op pieken en dalen in het aanbod. Zo kan de warmtepomp gestuurd worden in functie van de elektriciteitsprijs: op ogenblikken wanneer de prijs erg laag of zelfs negatief is, zal men dan de warmtepomp maximaal laten draaien. Tevens loopt er een proefproject om de warmtevraag te flexibiliseren. Daarbij wordt de stooklijn in de woningen aangepast om pieken, bijvoorbeeld ’s morgens, af te vlakken. Op dit ogenblik wordt dit toegepast bij enkele gezinnen die zich vrijwillig hebben opgegeven.
Een coöperatie
De technische installatie wordt beheerd door de coöperatie DuCoop, die ook in de woontoren gevestigd is. Op die manier kan men de goede werking van nabij opvolgen en meteen ingrijpen als er iets misloopt. Bovendien zorgt het voor meer betrokkenheid bij de gebruikers. Ingewikkelde technieken zijn altijd kwetsbaarder voor verkeerd gebruik. Als leden van een coöperatie zijn de gebruikers echter meer geneigd om zorgvuldig met de installatie om te gaan, al was het alleen maar omdat de rekening uiteindelijk weer bij hen terecht komt.
Een ander voordeel van de coöperatieve structuur is de grote transparantie van het beheer. Het sturingsysteem verzamelt een groot aantal gegevens over de werking. Elk lid van de coöperatie heeft toegang tot het portaal en kan zo op een helder dashboard de centrale gegevens van zijn verbruik en de werking van nagaan, zoals de vermeden CO2-uitstoot. Ook dat vergroot de betrokkenheid.
De toekomst
DuCoop heeft al veel belangstelling gekregen van projectontwikkelaars. Zoals Peter De Smet, zaakvoerder van DuCoop, het uitdrukt “Men beseft dat er iets moet gebeuren om gebouwen duurzamer te maken, en promotoren zijn op zoek naar oplossingen. Vanuit onze ervaring met De Nieuwe Dokken zijn we in staat om via de spin off www.circular-living.be passende concepten uit te werken. Dat hoeft daarom niet noodzakelijk zo uitgebreid te zijn als hier werd toegepast. Elk project moet apart worden bekeken. Hoofdzaak is dat we kunnen tonen dat er wel degelijk haalbare concepten voorhanden zijn.”
Door Alex Baumans
