Groene energie uit rioolwater

Groene energie uit rioolwater

Bedrijven en huishoudens produceren een continu af- en aanzwellende stroom afvalwater. Hij stroomt - 24 uur per dag - binnen bij enkele honderden, over heel Nederland verspreide rioolwaterzuiveringsinstallaties. Om bacteriën hun afbrekende werk te laten doen, moet de stroom in beweging blijven. Soms langzaam, soms snel.

Het laten draaien van een rioolwaterzuivering kost veel. De rekening zorgt na de slibverwerking voor de grootste kostenpost van de installatie. Geen wonder dus dat waterschappen van energiebesparing bij de zuivering een speerpunt voor hun innovatie hebben gemaakt. Het past bovendien bij de afspraken die de 26 waterschappen met het rijk maakten. Ze hebben vastgelegd vijftien jaar lang - tot 2020 - twee procent per jaar te zullen besparen, als hun bijdrage aan een duurzamere samenleving.

"Daaruit spreekt een stevige ambitie. Voor we dertig procent minder energie verbruiken, moeten we echt heel wat doen. Met alleen maar het optimaliseren van installaties komen we er zeker niet", zegt Cora Uijterlinde, onderzoekscoördinator afvalwatersystemen van STOWA, het kennisinstituut van de waterschappen.

Bacteriën hebben zuurstof nodig bij het afbreken van de organische stoffen. "Vandaar dat de beluchting van actief subsystemen vaak de meeste energie kost", aldus Uijterlinde. Vandaar ook dat onderzoekers zich richten op een efficiëntere werking of vervanging van de beluchters.
Het energieverbruik kan ook fundamenteler worden bestreden, vindt Waterschap Aa en Maas. Alleen maar energie besparen is mooi maar niet genoeg. Als zuiveraar energieneutraal worden is beter. Nog een stap verder: waarom kan een rioolwaterzuivering (rwzi) geen energie produceren? Als dat lukt, krijgt ons land er 350 energiecentrales bij. Het zou een doorbraak zijn op weg naar een geheel energieneutrale sector.

Onder aanvoering van Aa en Maas, op de voet gevolgd door de waterschappen Rivierenland, Veluwe en Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, zijn de voorbereidende stappen het afgelopen jaar gezet. Vanuit alle waterschappen zijn er intussen ogen gericht op het veelbelovende project, dat de naam Energiefabriek heeft meegekregen.

De basis van het project ligt in het besef dat de organische stoffen in het rioolwater voldoende energie bevatten: maar liefst acht keer zo veel als een gemiddelde zuivering zelf nodig heeft. De kunst is de energie uit het rioolwater te halen. De restenergie kan vervolgens aan omwonenden of bedrijven worden verkocht. Zo is op den duur zelfs geld te verdienen, is een voorzichtige verwachting bij Aa en Maas.

"We moeten onze installaties en expertise slim inzetten", typeert projectleider Ferdinand Kiestra de methode-Energiefabriek. Een deel van de grotere rwzi's beschikt al over een vergistingstank, waar de reststof slib verder wordt omgezet en methaangas vrijkomt. Het gas levert via een generator, met een rendement van maximaal veertig procent, een belangrijk deel van de energiebehoefte.

Een eerste, voor de hand liggende stap is het zoveel mogelijk afvangen van organisch materiaal (zeven en filteren) bij de instroom van de rwzi. Het kan ongezuiverd door naar de vergisting. Door extra biomassa aan te voeren en aan de slibgisting toe te voegen - zoals mest, maaisel of industriële afvalresten - kan de productie van methaangas verder omhoog.
Het methaangas kan worden verkocht als biogas of worden ingezet voor de stroomproductie. De gasmotor op de rwzi biedt overigens ook nog ruimte voor verbetering.   In het meest efficiënte scenario van de Energiefabriek neemt een brandstofcel de plaats van de gasmotor in, met een rendementsstijging van bijna vijftig procent als gevolg.

Stap voor stap hebben de vier samenwerkende waterschappen het zuiveringsproces onderzocht op besparingen en combinatiemogelijkheden. Tot en met de uitstroom van het effluent richting oppervlaktewater: met een warmtepomp kan de laatste warmte-energie worden opgevangen. De afkoeling van het gezuiverde water met enkele graden is in potentie enkele megawatts waard, oftewel de warmtebehoefte van ettelijke duizenden huishoudens.

Voorlopig monden de verkenningen nog uit in drie scenario's met oplopend rendement: Basis, Plus en Super. Waterschappen kunnen ze gebruiken bij de toetsing van hun bestaande installaties. Voor de realisering van scenario Super, waarbij sprake is van onder meer een superkritische vergassing van het rioolslib, zijn nieuwe technieken nodig. Uitvoering daarvan kan volgens Kiestra nog vijf jaar duren.

Scenario Basis maakt daarentegen gebruik van al bewezen technieken en methodes. Met een verbeterde voorbezinking, een betere gasmotor en op het eind een deelstroombehandeling voor stikstofverwijdering kan een waterschap volgens de rapporteurs nu al energieneutraal zuiveren.

Aangezien er maar weinig geheel nieuwe zuiveringsinstallaties worden gebouwd, zal de Energiefabriek meestal worden ingepast op een bestaande rwzi. "Het gaat om veel meer dan techniek", waarschuwt Kiestra. "De contracten die we met de omgeving kunnen afsluiten voor de levering van biomassa en de afzet van elektriciteit of groen gas, zijn zeker zo belangrijk. Hoe dat allemaal het beste tot een geheel kan worden gemaakt, zullen we in elke situatie opnieuw moeten bekijken."

Kiestra's eigen Aa en Maas wil de komende jaren stevig het voortouw nemen. In Den Bosch begint het tekenen van een nieuwe waterzuivering-met een capaciteit 360.000 v.e., zes keer de gemiddelde omvang - op gang te komen. De variant-Energiefabriek dingt er mee. Het is de bedoeling dat deze in 2015 draait.

Milieuminister Cramer typeert de Energie-fabriek als 'ambitieus, maar realistisch'. Ze is een groot voorstander. Begrijpelijk, want het verbruik van de 350 Nederlandse rwzi's is enorm. De waterschappen verbruiken voor hun zuivering jaarlijks even veel als 250.000 huishoudens, ruim meer dan Nuon momenteel aan duurzame elektriciteit opwekt. Via de vergisting van slib produceren de waterschappen momenteel maar twintig procent van hun energiebehoefte. De wegbereiders van de Energiefabriek schatten in dat de schappen uiteindelijk netto twee keer zoveel energie kunnen produceren als ze nu verbruiken: genoeg stroom voor een half miljoen huishoudens. Daarmee zou de sector de grootste 'groene producent' van Nederland worden.

"De waterschappen hebben bijzonder veel belang bij het slagen van de Energiefabriek", ziet Uijterlinde. "Dat moet ook wel, willen ze hun ambitie voor 2020 waarmaken. Technisch is veel mogelijk. De vraag is echter hoeveel realisering gaat kosten en welke prijs de waterschappen bereid zijn te betalen. Dat zal afhangen van de hoogte van de olieprijzen en het belang dat wij als samenleving hechten aan duurzame energiewinning."


Bron cijfers: De Energiefabriek, Waterschap Aa en Maas.