Het Technisch Weekblad schrijft:
‘Op dinsdag 5 juli 2022 is het startsein gegeven voor de bouw van de grootste warmtepomp van Nederland. De pomp maakt onderdeel uit van een aquathermie-installatie waarmee straks duurzame warmte wordt geproduceerd voor circa 20.000 huishoudens in gemeente Utrecht en Nieuwegein’.
‘De warmtepomp wordt gebouwd op het terrein van de rioolwaterzuivering Utrecht. Dagelijks wordt hier zo’n 65 miljoen liter afvalwater gezuiverd. Het afvalwater dat de zuivering binnenkomt is relatief warm’.
In de zomer ongeveer 24 graden in de winter 12 graden. Stel dat we al dat water 10 graden in temperatuur laten dalen.
a) Bereken de hoeveelheid energie die dat oplevert.
$Q=c\cdot m\cdot \Delta T = 4,18\cdot 10^3 \cdot 65\cdot 10^6 \cdot 10 = 2,72\cdot 10^{12}~\mathrm{J}$
In de aquathermie-installatie wordt warmte van het afvalwater gebruikt in het warmtenet. ‘Met een warmtewisselaar en de warmtepomp wordt het water van het warmtenet op een temperatuur van 75 graden gebracht. Daarna wordt dit water aan het warmtenet geleverd. Om continu te kunnen beschikken over voldoende warmte bouwt Eneco ook een cilindervormig buffervat van ongeveer 18 meter hoog en 18 meter breed’. Het heeft een inhoud van 5 miljoen liter water.
‘Jaarlijks levert de aquathermie installatie dan 583 duizend GJ aan warmte aan het stadswarmtenet. Dit is voldoende om circa 20 duizend woningen te voorzien van duurzame warmte. (…) Het warmtepompgebouw zelf gaat ook energie opwekken doordat het wordt voorzien van 177 zonnepanelen die samen jaarlijks 40 duizend kWh aan energie opleveren. Dat is vergelijkbaar met het energieverbruik van 13 huishoudens’.
b) Laat met een berekening zien dat de afmetingen van het vat overeenkomen met de gegeven inhoud in het artikel.
Voor het volume van een cilinder geldt: $V=2\pi r^2 \cdot h$
Invullen geeft:
$V=2\cdot \pi \cdot 9^2 \cdot 18 = 9,2\cdot 10^3~\mathrm{m^}^3=9,2\cdot 10^6~\mathrm{L}$
Er kan dus makkelijk 5 miljoen liter water in.
c) Laat zien dat de gemiddelde energiebehoefte per woning per jaar, volgens bovenstaande getallen, gelijk zal zijn aan 29 GJ.
Per woning is dat 583.000 / 20.000 = 29 GJ.
Op internet vinden we (zie bijvoorbeeld engie.nl): een Nederlands huishouden verbruikt jaarlijks gemiddeld 1500 kuub gas en 3500 kilowattuur elektriciteit.
d) Bereken of dit overeenkomt met het antwoord van vraag c.
Een kuub gas bevat 10,2 kWh. Dus 1500 kuub gas bevat 1500 ∙ 10,2 = 15.300 kWh. Samen met elektriciteit is dit 18.800 kWh = 18.800 ∙ 3,6 ∙ 106 = 6,7 ∙ 108 J =68 GJ.
e) Geef een reden voor het verschil.
Voor het gemiddelde verbruik van een gezin rouleren verschillende getallen. Misschien gaat het energieverbruik van vraag c alleen over het elektriciteitsverbruik. Zie vraag h.
f) Bereken de jaaropbrengst van een zonnepaneel, die volgt uit de gegevens van het artikel.
40.000 / 177 = 226 kWh.
g) Vergelijk dat met gegevens op internet.
Ook hier rouleren verschillende getallen, afhankelijk van de positie en de oppervlakte van een paneel. Meestal wordt uitgegaan van ongeveer 300 kWh.
h) Wat valt je op aan de laatste zin in het artikel, als je deze vergelijkt met de uitkomst van vraag c? Verbeter de uitspraak in deze zin.
Het gaat hier om verbruik van elektrische energie. Niet het totale energieverbruik.
