Energie uit Water
TKI Watertechnologie
14-4-2021
Programma
• • • •
Welkom & Introductie Hein Molenkamp Presentatie Thermal energy recovery from drinking water Jan Peter van der Hoek Presentatie AquaBattery Jan Post Discussie
2
TKI Watertechnologie
Instructies
Ga naar: https://www.menti.com/m3k76fshqa
Of scan de QR-code in met uw smartphone
14-4-2021
3
Introductie
Hein Molenkamp Directeur Water Alliance
TKI Watertechnologie
Water Technology Innovation Eco System
14-4-2021
5
TKI Watertechnologie
14-4-2021
6
TKI Watertechnologie
14-4-2021
7
TKI Watertechnologie
14-4-2021
8
TKI Watertechnologie
Stelling
Waar denkt u aan bij energie uit water?
14-4-2021
9
TKI Watertechnologie
Blue Energy
14-4-2021
10
TKI Watertechnologie
Hydropower turbines
14-4-2021
11
TKI Watertechnologie
Decentrale zuivering en hergebruik
Separation at source •
Project with 232 houses
•
Black, grey and rainwater
•
Reuse of energy and nutrients
14-4-2021
12
Thermal energy recovery from drinking water
Jan Peter van der Hoek Waternet - Directeur Innovatie TU Delft - Hoogleraar Drinkwatervoorziening
Thermal energy recovery from drinking water TKI-Watertechnologie project 2015TUD003
Jan Peter van der Hoek – Waternet en TUD 14
•
•
Klimaatambities en energietransitie
“The EU will be climate neutral by 2050”
Keep global temperature rise well below 2 oC Pursue efforts to limit temperature increase to 1.5 oC
Dutch Ministry of Economic Affairs and Climate Change “Towards a CO2 low energy supply” → 15
No use of fossil fuels in 2050
Aquathermal energy
16
Aquathermal energy Heating demand & supply in The Netherlands: • Heating demand in the urban environment: • Potential thermal energy from surface water: • Potential thermal energy from wastewater: • Potential thermal energy from drinking water:
350 PJ/year 150 PJ/year 56 PJ/year 4-6 PJ/year
Cooling demand & supply in Amsterdam: • Cooling demand for space cooling: • Potential thermal energy from drinking water:
2161 TJ/year 2800 TJ/year
17
Koelen met drinkwater “TERDW”
18
Principe cooling with drinking water
cooling with ATES
drinking water
charging ATES
WINTER
SUMMER 19
Temp WRK I 25
Cold
20
temp (oC)
15
10
5
0 01-01-2009
20-02-2009
11-04-2009
31-05-2009
20-07-2009
08-09-2009
28-10-2009
17-12-2009
datum
Aquifer thermal energy storage
Heat exchanger
20
21
Benefits 1. Reduction of GHG emissions Energy use (MWh/year)
GHG emission (ton CO2-eq/year
Traditional cooling machines
1725
966
Cooling with drinking water
172.5
97
2. Financial benefits Total Cost of Ownership (million €)
Traditional cooling machines
8.2
Cooling with drinking water
6.8 22
Eenvoudig, maar…… • Koude onttrekking: tempertuurstijging drinkwater • Effect op microbiologische kwaliteit drinkwater? • Effect op biofilm ontwikkeling in leidingen? • Maximaal toelaatbare temperatuur Tmax na koude onttrekking? 23
Nederlandse Drinkwaterwet
24
Voorwaarde ILT: Tmax = 15 oC
Winst bij Tmax > 15 oC
ΔTemperature ΔTemperature
operational period
25
26
Effect Tmax 25 oC en 30 oC op kwaliteit
Water samples
Biofilm samples 27
Effect Tmax op bedrijfsvoering 35
35
30
30
Temperature (oC)
T Feed water
Tmax 15oC
Tmax 20oC
Tmax 25oC
Tmax 30oC
25
25
20
20
15
ΔTemperature
15
10
10
5
5
0 Jan-18 Feb-18 Mar-18 Apr-18 May-18 Jun-18 Jul-18 Aug-18 Sep-18 Oct-18 Nov-18 Dec-18 Jan-19 Feb-19 Mar-19 Apr-19 May-19 Jun-19 Jul-19 Aug-19 Sep-19 Oct-19 Nov-19 Dec-19
0
Operational period
Temperature (oC)
a
28
Effect Tmax op operationele periode b 400 2018 350
2019
365
363
365
354
365 365
Time in Days
300
250
200
193
150
143 100
50
0 15
20
25
30
Temperature (Tmax oC)
29
Effect Tmax op recovered energy 180
Recovered energy (TJ/yaer)
160 140 120 100
80 60 40
20 0 15
Twee effecten: • Δ temperatuur • Duur operationele periode
20
25
30
Tmax (oC) 30
Conclusies • Drinkwaterbedrijven kunnen met TED bijdragen aan de energietransitie en EU Green Deal
• TED heeft geen nadelige invloed op de drinkwaterkwaliteit • TED is ook financieel aantrekkelijk
j.p.vanderhoek@tudelft.nl jan.peter.van.der.heok@waternet.nl
31
Stelling Aquathermie haalt ons in de stedelijke omgeving van het gas af (Ja/nee + reden)
j.p.vanderhoek@tudelft.nl jan.peter.van.der.heok@waternet.nl
32
Elektriciteit opslaan in water
Jan Post AquaBattery - Co-founder Wetsus - Dep. Programm Director
We give power to water
We give power to water
Sustainable electrical energy storage in concentration gradients Jan Post Dep. Program Director Wetsus Co-founder AquaBattery
Why we should store energy in water Energy Return On Invested for On-shore Wind with Storage
100 80 60 40 20 0 No storage
PHS
CAES
H2
Li-ion
NaS
VRFB
ZnBr
Source: Van Egmond, Concentration Gradient Flow Batteries (2018) http://edepot.wur.nl/444261
Lead-Acid
BlueBattery: salinity gradient storage
BlueBattery
BlueBattery Pilot in Delft (The Netherlands)
BlueBattery Pilot in Delft (The Netherlands)
GreenBattery: pH gradient storage
Round trip eff. 70% Power density 10 kW/m3 Energy density 5 kWh/m3
www.baobabproject.eu
GreenBattery pilot in Pantelleria (Italy)
GreenBattery pilot in Pantelleria (Italy)
Our impact | Track record & Recognition 2015
2014
Royal Society of Chemistry Emerging Technologies Competition Runner-up NRG battle Runner-up
2016
Winner Herman Wijffels Innovation Award
2017
Winner Accenture Innovation Award - Circular Economy
2018
The Postcode Lottery Green Challenge €100k
2019
2020
Short-listed on IChemE Global Energy Award
Appeared on:
“A swimming pool full of water keeps the neighbourhood under power”
"Salt water storage: "Blue battery" is coming?"
“.. testing the battery at the Green Village”
“It is a 100% sustainable battery!”
“Innovation award for renewable, safe and cheap energy storage technology”
“Store energy in a swimming pool”
“.. reduces the cost of energy storage by using cheap materials—water and table salt”
We give power to water
Stelling: Water is drager van de energie- en voedseltransitie
TKI Watertechnologie
Discussie
TKI Watertechnologie
14-4-2021
48
Stelling
De potentie van energie uit water komt alleen verder wanneer: A)de overheid het meer gaat stimuleren;
B) er niets gedaan wordt, want moet vanuit de markt zelf komen; C) we het in een groter geheel gaan zien en koppelen aan lokale situaties en plannen
TKI Watertechnologie
14-4-2021
Stelling
Er wordt in Nederland teveel alleen naar zonne-energie en windenergie gekeken. Water(technologie) wordt te weinig meegenomen in de energietransitie.
49
TKI Watertechnologie
14-4-2021
Stelling
Het Nederlandse landschap leent zich niet voor energie uit watertoepassingen
50
TKI Watertechnologie
14-4-2021
Stelling
Drinkbaar water wordt schaarser, we moeten hier mee aan de slag en combineren met energiewinnen uit water
51
14-4-2021
TKI Watertechnologie
Bedankt voor uw aandacht Voor meer informatie of de presentaties neemt u contact op met Matthijs Plijnaar – m.plijnaar@wateralliance.nl
52