“We slaan twee vliegen in een klap”, legt Fred Prins van GEP uit. “We combineren waterberging en duurzaam verwarmen. Hoe we dat doen? SolarFreezer maakt gebruik van waterzakken. Deze vervangen wij door regenwaterputten in de grond. Op een diepte van twee meter schommelt de temperatuur van het grondwater namelijk rond de 12 graden Celsius. Een perfecte watertemperatuur om ’s zomers de tuin mee te sproeien en het huis mee te koelen en als constante basistemperatuur voor de warmtepomp.”

Systeemopbouw waterbuffer

Het volledige systeem bestaat uit een regenwaterput met warmtewisselaars, PVT-panelen en een warmtepomp. “Gebruik je de regenwaterput uitsluitend voor thermische doeleinden, dan volstaat een putinhoud van 10 kuub. Wil je het water ook gebruiken voor het beregenen van de tuin, dan moet de inhoud van de put groter zijn. Circa 5 kuub extra is voor het bevloeien van de tuin voldoende. We kunnen zelfs een put plaatsen met een maximale inhoud van 20.000 liter (20m3).” Het voordeel van het combineren van functies is, volgens Prins, dat het hele systeem daardoor nauwelijks meer kost. “Beton is geen duur materiaal, daardoor is het heel aantrekkelijk om een grotere buffer te plaatsen.”

Het volledige systeem bestaat uit een regenwaterput met warmtewisselaars, PVT-panelen en een warmtepomp.

Waterbuffering

Met een groot buffervat is het bovendien makkelijker om regenpieken op te vangen. “Na een paar droge zomers zou je denken dat er in Nederland minder neerslag valt. Het tegendeel is waar. De afgelopen jaren heeft het volgens de statistieken van het KNMI juist meer geregend. Alleen is de intensiteit veranderd. Langere periodes van droogte worden afgewisseld met hevige hoosbuien. En ook bij extreme regenval geldt: de neerslag moet je – volgens de hemelwaterverordening – op eigen terrein opvangen. Hoeveel regewater je op eigen terrein moet bergen, verschilt per gemeente. In Amsterdam is het bijvoorbeeld 60mm per vierkante meter. Door dat water te bufferen kan het later opnieuw gebruikt worden voor de tuin, maar nu dus ook voor thermische doeleinden.”

Werking SolarFreezer

De werking van SolarFreezer – het systeem waarop SolarFreezer Rain is gebaseerd – is eenvoudig: collectoren onttrekken warmte aan de zon en de buitenlucht. Deze thermische energie wordt naar de warmtepomp geleid. Het overschot aan thermische energie wordt gebruikt voor het koudeproces. Als de temperatuur – die eerst in de bufferzakken opgeslagen werd – in de warmteput te laag wordt, dan wordt deze verhoogd door warmte toe te voegen.

“We monitoren de temperatuur in de buffer constant en kunnen daardoor de temperatuur steeds aansturen. Als de besturing ziet dat het putwater te koud wordt, dan wordt de warmte van de collector – aan de achterzijde van het pv-paneel – naar de put geleid. Zo voorkomen we tevens ijsvorming in de put.”
’s Zomers werkt het systeem omgekeerd. Prins: “Worden de pv-panelen te warm dan kunnen we ze koelen door water uit de put door de collector te leiden. Die koeling verhoogt ook weer de opbrengst van de zonnepanelen.”

Efficiënte batterij

“De regenwaterput is bovendien een superefficiënte batterij”, vervolgt hij. Om een idee te geven: het kost net zoveel energie om de temperatuur van water om te zetten van +2 naar -2 graden als het energie kost om water te verwarmen van 10 naar 90 graden Celsius. Voor lagetemperatuurverwarming in huis – aanvoertemperatuur rond de 40 graden – hoeft de basistemperatuur (12°C) maar 28 graden bijverwarmd te worden. Daardoor zijn acht PVT-panelen voldoende om een 6kW-warmtepomp van de benodigde energie te voorzien.”

Opbouw regenwaterbuffer

De regenwaterput ziet er eenvoudig uit: een betonnen exoskelet met leidingen. Onderin de put zijn warmtewisselaars geïnstalleerd en bovenin drijft een oranje bal die als vlotter dient. Prins: “De onderste laag is de warmtebuffer. De middelste laag water gebruik je voor het bewateren van de tuin. Bovenin is de tijdelijke opslag. Bij hevige regenval voorkom je door die extra capaciteit overbelasting van het riool. Zit de put vol, dan wordt het overtollige water beheersbaar afgegeven aan het gemeentelijke rioleringssysteem.”

Twee waterbuffers

In augustus kreeg GEP ook een octrooi op een systeem met twee waterbuffers: één die dient als warmtebron en een andere put waarin het regenwater voor tuin- en huishoudelijke doeleinden wordt opgeslagen. Als twee communicerende vaten opereren de putten naast elkaar.

“Het voordeel van twee separate putten is dat daardoor nog meer gebruiksmogelijkheden ontstaan. Kies je voor SolarFreezer Rain – bestaande uit één vat – dan kan je het water alleen in de tuin gebruiken, of om incidenteel de auto te wassen.
Maar het gaat niet alleen om het volume. Waar ook rekening mee gehouden moet worden, is dat de temperatuur in de thermische regenput kan dalen tot net boven het vriespunt. Dat is te koud om de wc mee door te spoelen. Er bestaat dan namelijk kans op condens- en schimmelvorming door grote temperatuurverschillen in een kleine toiletruimte. Met twee vaten – voor huishoudelijk gebruik en de warmtepomp – wordt dat voorkomen.”

Toepassing in woningen

Voor een woning volstaat het meestal om twee putten te installeren die individueel iets kleiner zijn, 10 tot 13 m³. “Tel je de volumes bij elkaar op, dan wordt de capaciteit alsnog vergroot, waardoor je behalve voor de tuin, ook de wasmachine en toiletten van regenwater kunt voorzien. Ook bij twee putten monitoren we constant de temperatuur van het water. Wordt het water in de thermische put te laag, dan kunnen we dat corrigeren door water uit de huishoudelijke regenwaterput te gebruiken. Bijkomend voordeel van twee putten is dat de temperatuur in de huishoudelijke put constant 12 graden Celsius bedraagt, waardoor het water geschikt is voor de toiletspoeling.”

De twee putten hebben een pomp, waardoor ze water kunnen uitwisselen. Daardoor kan er ook beter geanticipeerd worden op het weer. “Het is zelfs mogelijk om aan het dashboard een weerstation te koppelen”, zegt Prins. “Worden er hevige regenbuien voorspeld, dan kan je een deel van het opgeslagen water – nog voor de bui aankomt -afvoeren naar het riool.

Toepassing bij utiliteitsbouw

Met de wijsheid en technische mogelijkheden van vandaag, had Prins dit systeem graag al veel eerder willen inzetten, ook bij utiliteitsgebouwen. De putten zijn namelijk leverbaar tot 20.000 liter. Het Depot Boijmans van Beuningen met een dakbos en de Trudotoren in Eindhoven met beboste balkons zouden zich prima lenen voor dit gecombineerde systeem. Voor beide projecten is veel water nodig om de beplanting groen te houden en beide gebouwen worden duurzaam verwarmd, een combinatie zou logisch zijn. Prins: “Gedurende de vijf zomermaanden kan je het regenwater voor de bewatering van de terrassen en het dak gebruiken. In de winter is de waterbatterij de basis voor de warmtevoorziening.”

Bluswatervoorziening

Maar Prins ziet in de toekomst nog meer toepassingsmogelijkheden. “Wat dacht je van bluswatervoorzieningen. Grote volumes water worden nu werkeloos opgeslagen in de hoop dat ze nooit gebruikt worden. Op brand zit namelijk niemand te wachten. Als je regenwater kunt inzetten voor de sprinklerinstallaties, voor de toiletten én als thermische bron, dan combineer je veel belangrijke aspecten in een systeem: veiligheid, energiezuinigheid en waterberging.”

Gerelateerde artikelen over thermische energieopslag:

Warmteopslag in water: van boiler naar ijsbufferzak en zoutbatterij

Warmtebatterij voor verliesvrije opslag van stroom en warmte

Bodemenergie opslaan: welke bronsystemen zijn er?

Bodemenergie en aardwarmte: kosten en opbrengsten