Naast thermische energie uit afvalwater (TEA) en grondwater (TEG) wordt ook oppervlaktewater (TEO) steeds meer benut. Beken worden hiervoor nog nauwelijks gebruikt, terwijl dit juist veel potentie en voordelen heeft.
Geschreven door Theo Claassen (gepensioneerd, voorheen Wetterskip Fryslân)
De overheid zet fors in op (stimulering van) een energietransitie: van het gebruik van fossiele brandstoffen naar duurzame (hernieuwbare) energiebronnen, zoals zon en wind. Vermindering van uitstoot van broeikasgassen, om daarmee verdere opwarming van de aarde te temperen, is het achterliggende motief. Die opwarming betreft niet alleen de atmosfeer, maar ook het (oppervlakte)water. Wereldwijd nemen de zeewatertemperaturen toe.
Zo ook die van de Noordzee. Tussen 1984 en nu steeg de jaargemiddelde temperatuur van de Noordzee met ongeveer +0,4 ℃ per 10 jaar, aldus het KNMI. Voor de binnenwateren ligt dit een fractie hoger. Voor Friesland en Noord-Holland is deze stijging sinds 1980 ca. +0,5 °C per decennium [1]. Overigens is hier een afvlakking te verwachten bij verdere opwarming. Over de hele afgelopen eeuw is een algehele opwarming gemeten van 3°C [2].
Warmer water biedt extra kansen voor benutting van deze energie via aquathermie. De meeste toepassingen vinden plaats in de vorm van thermische energie uit afvalwater (TEA), vooral effluenten van rioolwaterzuiveringsinstallaties, en uit grondwater (TEG). Afgekoeld of opgewarmd water circuleert in een korte hydrologische kringloop. Met warmtewisselaars kan energie aan water onttrokken worden voor verwarming en/of koeling. Via gemeenschappelijke warmtenetten of particuliere warmtepompen wordt zo energie uit water gewonnen; een vorm van ‘witte steenkool’ uit het vlakke land.
Warmtewinning uit oppervlaktewater (thermische energie uit oppervlaktewater, TEO) wordt al een jaar of 25 toegepast, maar is sinds 2017/2018 in een stroomversnelling gekomen. De zoekopdracht ‘TEO’ levert in de STOWA-Hydrotheek ruim 200 records op. Vooral kanalen, vaarten en meren worden benut.
Een belangrijke motor achter deze versnelling van TEO is het programma Innovatief Duurzaam Warmtecollectief met het project Innovatief Duurzaam Warmtecollectief, WarmingUp. Daaraan nemen vele partijen deel, zoals enkele energiebedrijven, overheden (RWS, enkele grote gemeenten, UvW), onderzoeksorganisaties (KWR, STOWA en enkele universiteiten) [3]. Zij richten zich op collectieve warmtesystemen, met als doel de verduurzaming van de warmtevraag te versnellen. Het leidende motief is steeds de energietransitie en ’van het gas af’. Zo meldt de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer in een rapport uit 2018: ‘Het terugwinnen van warmte en koude uit oppervlaktewater staat nog in de kinderschoenen. Maar deze ‘thermische energie uit oppervlaktewater (TEO)’ kan een duurzaam én substantieel alternatief worden voor aardgas. Waterschappen kunnen daarin een belangrijke rol gaan spelen’ [4].
Op 10 november 2022 werd een WarmingUp-kennisdag gehouden. Hier definieerde de Unie van Waterschappen haar rol in dezen met het motto ‘Op weg naar klimaatneutraliteit’. Ook in Het Waterschap, 2024 nr. 20 valt iets dergelijks te lezen: ‘Van het gas af met TEO, TEA en TED. Aquathermie uit de startblokken’ [5] (NB TED, thermische energie uit drinkwater, en TEG, .. uit grondwater, worden door elkaar gebruikt). Klimaatmitigatie als herstelmaatregel wordt niet genoemd. Dit is een gemiste kans.
Klimaatverandering met effecten voor ecologie en waterkwaliteit
De gevolgen van klimaatverandering zijn vooral hogere temperaturen, eerst van de atmosfeer, vervolgens van het water. Ruim 90 procent van de extra energie die de aarde vasthoudt verdwijnt als warmte in de zeeën en oceanen. De grote warmtecapaciteit van water zorgt voor een demping van klimaat- en temperatuurschommelingen en daardoor een langzame stijging van de wereldwijde temperatuur. Vervolgens veranderen ook weerpatronen, zoals zeestromingen, neerslag en wind.
Dit alles heeft zijn weerslag op ecologie en waterkwaliteit. Literatuur over ecologische en waterkwaliteitseffecten op binnenwateren is overvloedig [1], [2], [3], [6]. Hier volstaat een kleine opsomming van effecten van opwarming van water door klimaatverandering, met de nadruk op beken:
• grotere kans op zuurstofloosheid en meer dag-nachtzuurstoffluctuaties. Meer zuurstofbehoefte van macrofauna in warmer water
• afname van warm-stenotherme soorten (soorten met een smal temperatuurbereik) en bronbeeksoorten
• minder koudeminnende soorten planten, ten gunste van warmteminnende soorten
• verhoogde stikstof- en fosforgehalten (versnelde eutrofiëring)
• begunstiging van cyanobacteriën ten koste van andere algensoorten
• exoten bevoordeeld ten opzichte van inheemse soorten
• meer uitstoot broeikasgassen, zoals methaan en lachgas
• braagt niet bij aan blauwe ecosysteemdiensten, levert meer hittestress
Dit roept de vraag op of het benutten van thermische energie uit beken (TEO-beken) kan bijdragen aan mitigatie van negatieve effecten van klimaatopwarming. Ondersteunende argumenten voor TEO-beken kunnen haast geheel omgekeerd afgeleid worden uit de hier genoemde negatieve effecten van opwarming. Vervang ‘grotere’ door ‘kleinere’, ‘minder’ door ‘meer’ en ‘versnelt’ door ‘vertraagt’ en het antwoord is duidelijk: het benutten van thermische energie uit beken tempert klimaatopwarming en pakt gunstig uit voor ecologie en waterkwaliteit.
Regelgeving en beoordeling koudelozingen
Een tiental rapporten behandelt de beoordeling en vergunningverlening van plannen voor warmtewinning uit oppervlaktewater (TEO). De relatie tussen en relevantie van deze rapporten is niet altijd duidelijk. Dat kan leiden tot verschillend handelen van de waterbeheerders. Bovendien ligt de nadruk sterk op veronderstelde negatieve effecten van koudelozingen en vrijwel niet op te verwachten positieve effecten. Hier wordt een kort overzicht gegeven van enkele van die rapporten.
STOWA-rapport 2021-30 geeft een kader voor vergunningverlening van afgekoeld water bij aanvragen voor TEO-systemen [7]. Geadviseerd wordt om voor laaglandbeken het temperatuurverschil tussen het te lozen water en de achtergrondtemperatuur te begrenzen op maximaal 5 °C. Hoewel gesteld wordt dat ‘voor koudeminnende soorten is verbetering van de habitatgeschiktheid te verwachten. Daarnaast zijn lokaal positieve effecten op ontwikkeling van waterplanten te verwachten door remming van de ontwikkeling van kroos door de verlaging van de temperatuur en toename van stroming als gevolg van koudelozing’, wordt geadviseerd om de lozingsperiode in laaglandbeken te beperken tot perioden waarin de watertemperatuur hoger is dan 10 °C. Dit beperkt de mogelijkheden voor TEO, juist voor de (winter)periode als de warmtebehoefte het grootst is. De kleine kans op lokale ecologische schade wordt blijkbaar zwaarder gewogen dan het positieve effect verderop in de beek.
Kennisdag
Op de WarmingUp-kennisdag werd toegelicht wat er nodig is aan kennis en inzicht om TEO (grootschalig) uit te rollen. De centrale vraag was: wat doet koudelozing met het aquatisch ecosysteem? Er kan schade ontstaan door inname en filtering van het water en door schoksgewijze temperatuurovergangen. Uitgebreide monitoring (groei, fenologie, mismatches, etc.) en 3D-modellering bieden uitkomst om mogelijke effecten in beeld te brengen. Bij TEO-beken zijn schoksgewijze temperatuurovergangen en filtering in aangewend water niet van belang. Er kan met platen-warmtewisselaars in de beek zelf worden gewerkt. Beekwater stroomt er vanzelf langs.
Drie in 2023 verschenen STOWA-rapporten [8], [9], [10] gaan nader in op de voorwaarden en impact van het benutten van TEO. Met een modelstudie in PCLake+ zijn in een virtuele case de mogelijke ecologische effecten voor een ondiep meer in beeld gebracht [8]. Bij afkoeling van een klein meer met meer dan 5 °C zullen waterplanten verdwijnen. Als het water troebel is, kan filtering juist helpen om het water helderder te maken en daarmee plantengroei te stimuleren. Bij grotere wateren en wateren die in contact staan met andere wateren, zullen de effecten anders en veel minder duidelijk zijn. Deze modelstudie toonde aan dat deze effecten zowel positief als negatief kunnen zijn.
Voor het gehele ruimtelijke gebied rondom het Amsterdam-Rijnkanaal is het juridische perspectief in kaart gebracht. Hier is veel potentiële vraag naar waterwarmte. De vraag was wat te doen en hoe te verdelen bij schaarste daarvan [9]. Het antwoord is complex en situatie-afhankelijk.
Het derde rapport is een handreiking voor beoordeling van vergunningaanvragen voor het winnen van energie (warmte) uit oppervlaktewater [10]. Het aantal aanvragen stijgt gestaag. Het beoordelingskader koudelozingen 2.0 biedt waterbeheerders handvatten om ecologische effecten van de koudelozingen die ontstaan bij deze winning in te schatten. Dit helpt ze bij de besluitvorming om warmtewinning al dan niet toe te staan. Het beoordelingskader koudelozingen 2.0 is een verbeterde versie van het beoordelingskader 1.0 uit 2021.
Bij het vergunnen van TEO-installaties hebben waterbeheerders de taak te toetsen of er bij beoogde winning van warmte uit oppervlaktewater negatieve effecten op de ecologie kunnen optreden. Dit beoordelingskader is een hulpmiddel om de eventuele risico’s op negatieve effecten te beoordelen. Zo wordt gelet op barrièrewerking van de installatie. En in de koude periode van het voorjaar met temperaturen van 1 tot 10 °C mag delta-T tussen voor en na volgens deze handleiding niet meer dan 2 °C bedragen. Eerder werd nog een delta-T van 5 °C aanvaardbaar geacht.
In afbeelding 1 is het stroomschema voor een aanvraag weergegeven voor laaglandbeken. Bij een benut debiet van meer dan 10 procent, een koudepluim groter dan 50 procent van de natte doorsnede en een delta-T van meer dan 2 °C, kan niet worden volstaan met een standaardbeoordeling maar is een maatwerkbeoordeling nodig [10].
Afbeelding 1. Stroomschema voor laaglandbeken voor beoordeling van ecologische effecten van TEO-systemen [10]
In maart 2025 vond het webinar Monitoringadvies TEO-systemen voor meten effecten van koudelozingen plaats. Tijdens dit webinar werd ingegaan op de adviezen voor de monitoring van TEO-systemen bij verschillende gradaties van beoordelingen: meldingsplicht, standaardbeoordeling of maatwerkbeoordeling. Het betrof een toelichting op de recent verschenen Handreiking voor beoordeling van ecologische effecten van TEO-systemen [11]. De rapporten [10] en [11], resp. beoordeling van vergunningaanvragen en monitoringadvies van effecten van koudelozingen, horen als koppel bij elkaar.
In afbeelding 2 is het stroomschema hiervoor weergegeven; in blauw de situatie voor een meldingsplicht, in groen de stappen voor een standaardbeoordeling en in geel de stappen bij een maatwerkbeoordeling [11].
Afbeelding 2. Stroomschema vergunningsaanvraag TEO-installatie. Blauw: stappen in de handreiking TEO 2.0; groen: stappen voor monitoring bij een standaardbeoordeling; geel: stappen bij een maatwerkbeoordeling waterplanten [11]
TEO-beken als KRW-maatregel
Tal van argumenten pleiten ervoor om (meer) onttrekken en benutten warmte uit oppervlaktewater te onttrekken en benutten, ook uit beken. Door klimaatverandering is het water (ca. 2 °C) opgewarmd, wat allerlei negatieve gevolgen heeft voor ecologie en waterkwaliteit [1], [6]. Het temperatuurverschil tussen zomer en winter wordt kleiner, doordat koude dagen sneller opwarmen dan warme. ’s Winters is er ook meer beekwater beschikbaar, wat goed aansluit bij een grotere warmtevraag voor TEO.
Een ander voordeel van TEO is dat het een zeer beperkte ruimtelijke impact heeft, in tegenstelling tot bijvoorbeeld zonne- of windparken. Door warmte te winnen en koude terug te brengen in het oppervlaktewater, kan TEO bijdragen aan verkoeling en het verminderen van hittestress. Koeler oppervlaktewater kan ook zorgen voor minder waterkwaliteitsproblemen, doordat bijvoorbeeld (blauw)algen minder snel tot ontwikkeling komen. Ook zorgen TEO-systemen voor extra doorstroming en beluchting van het oppervlaktewater, wat direct van invloed is op de flora en fauna in het water [12]. Zo is in Wageningen dankzij de warmtepilot de waterkwaliteit in de stadsgracht verbeterd. Door extra circulatie, maar ook omdat in de zomermaanden koeler water teruggaat naar de ondiepe gracht [2].
Enige spoed met TEO is gewenst. Hoe meer particuliere warmtepompen er worden geïnstalleerd, hoe kleiner immers de haalbaarheid en het rendement wordt van een communaal warmtenet. Ook de landelijke Nota Ruimte pleit voor het ‘beperken van opwarming van het oppervlaktewater’.
De huidige regelgeving, beoordeling en vergunningverlening wordt gekenmerkt door ‘nee indien’ in plaats van ‘ja mits’. Mogelijke (plaatselijke negatieve) effecten van koudelozingen worden zwaarder gewogen dan positieve effecten stroomafwaarts. Zo worden mogelijke effecten waarop getoetst moet worden, benoemd als: ‘stratificatie en onvoldoende zuurstof; de KRW-kwaliteit neemt af door verandering in soortensamenstelling en chlorofyl-a concentratie; afname abundantie macrofauna en waterplanten; afname aantal soorten migrerende vis’ et cetera [11].
Dit zijn alle negatief geformuleerde mogelijke effecten, terwijl elders optredende positieve effecten buiten beeld blijven. Energietransitie, niet klimaatmitigatie, is nu nog het leidende motief. Er is veel te winnen door TEO (ook) te koppelen aan waterkwaliteit en KRW.
Richtinggevend vervolg
Het is gewenst dat STOWA, de Unie van Waterschappen en/of Deltares op korte termijn een aangepast en vereenvoudigd advies met versimpelde richtlijnen voor TEO-beken op (laten) stellen. Uitgangspunten moeten zijn ‘ja mits’ in plaats van ‘nee indien’ en ‘klimaatmitigatie even relevant als energietransitie’. Verder verdient het aanbeveling om een praktijkproef te starten om ervaring op te doen en effecten te monitoren, ook van te verwachten positieve effecten van warmteonttrekking. Dit zou bijvoorbeeld kunnen plaatsvinden in een midden- of benedenloop van een ‘niet-kwetsbare’ beek met een onvoldoende KRW-score, niet gelegen in een natuurgebied.
Het gebruik van warmtewisselaars, direct in de beek geplaatst, maakt het filteren of verpompen van beekwater overbodig. Waterschappen kunnen als bronhouder, beschikkingsbevoegd gezag en beleidsplanvormer het initiatief nemen om geschikte plaatsen voor TEO aan te wijzen. Dit in overleg met gemeenten, die staan voor het Omgevingsplan en het coördineren van warmtenetten.
TEO-beken biedt - als KRW-maatregel - volop perspectief om bij te dragen aan een betere ecologie en waterkwaliteit. Waterschappen kunnen hierbij een leidende in plaats van afwachtende houding aannemen.
De Werkgroep Ecologisch Waterbeheer organiseerde op 16 april 2025 een Themadag Klimaat en Ecologie. Meerdere inleiders gingen in op ecologische effecten van een warmer klimaat. Soorten schuiven langzaam noordwaarts op, organismen (zoals vissen) worden kleiner, groeisnelheden kunnen veranderen, sommige prooi-predatorrelaties worden vestoord en er kunnen mismatches in het voedselweb optreden. Auteur van dit artikel vroeg in een pitch expliciet aandacht voor TEO als mitigerende maatregel voor klimaatopwarming en gaf in overweging TEO in te zetten als KRW-maatregel. Dit artikel is de weerslag van die pitch.
REFERENTIES
1. Kosten, S. & Schep, S. (2011). Een frisse blik op warmer water. STOWA rapport 2011-20. 132 p.
2. Elshof, L. (2018). ‘Oppervlaktewater als zonnecollector. TEO heeft enorme potentie’. H2O nr. 9, september 2018: 32-35.
3. Innovatief Duurzaam Warmtecollectief (2021). Warming Up notitie Temperatuureffecten koudelozingen. Ref. WU3B. 31 p.
4. STOWA (2018). Thermische energie uit oppervlaktewater: alternatief voor aardgas? STOWA 2018 nr. 68: 4-5.
5. Nieuwenhuijsen, B. (2024). ‘Van het gas af met TEO, TEA en TED. Aquathermie uit de startblokken’. Het Waterschap, 2024 nr. 20: 24-25.
6. Groot-Wallast, I. de, Harezlack, V. & Boderie, P. (2023). Deltafact Ecologische impact TEO-systemen. Deltares.
7. Kruitwagen, G., Phernambucq, I. & Ypma, E. (2021). Kader voor vergunningverlening koudelozingen 1.0. Handleiding voor beoordeling van aanvragen voor TEO-systemen. STOWA-rapport 2021-30. 75 p.
8. Teurlincx, S. (2023). Modellering van de impact van thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) op ecologie. Verkenning van de effecten van een TEO-installatie in een virtuele case van een ondiep meer. STOWA rapport 2023-29. 42 p.
9. Buijze, A., Reeken, G. van & Veldkamp, A. (2023). Instrumentarium schaarse warmte uit water. STOWA-rapport 2023-25. 59 p.
10. Nieuwkamer, R.L.J., Wieringen, D.R.G. van, Handgraaf, S. & Jongma, C. (2023). Handreiking voor beoordeling van ecologische effecten van TEO-systemen. Aan de slag met het beoordelingskader koudelozingen 2.0. STOWA rapport 2023-40. 97 p.
11. Wieringen, D.R.G. van, Harezlak, V. & Kelderman, S. (2025). Monitoringsadvies TEO-systemen effecten van een koudelozing. STOWA rapport 2025-04. 25 p.
12. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (2017). Thermische energie uit oppervlaktewater Kansen voor een aardgasvrij Nederland. Brochure Stowa 2017-33, in samenwerking met ministerie van Infrastructuur en Waterstaat en Unie van Waterschappen.
