Nooit meer strooien

„Met alle asfaltwegen die in Nederland liggen kan meer warmte worden opgewekt dan in alle huishoudens en gebouwen samen nodig is. Die stelling durf ik aan”, zegt ing. D. S. R. van Hese van Rijkswaterstaat (RWS) directie Zuid-Holland. Sinds mei 1998 experimenteert RWS, samen met Arcadis en enkele verwante wegenbouwkundige en technologische bureaus, met de toepassing van warmtewisselaars in het wegdek boven op de sluizen tussen Voorne en Goeree. Van Hese is projectleider van het proefvak op de Haringvlietsluizen.

Het experiment bij het Haringvliet diende in eerste instantie een heel ander doel. De voegovergangen tussen de 60 meter lange betonplaten van de weg leverden RWS elk jaar handenvol werk en een bijpassende nota op. „Water ertussen, vorst, dan weer warmte: het beton verpulverde, de schollen sprongen eraf. Na elke winter moesten we weer groot onderhoud uitvoeren.” Het betonnen brugdek raakte compleet versleten. „Elk jaar tonnen uitgeven, langdurig de weg afsluiten, de nodige files, en geen blijvend resulaat.”

De voorkeur voor een alternatief wegdek ging uit naar asfaltbeton. Dat kon echter niet zomaar op het kunstwerk worden geplakt, want de warmte die asfalt bij zonneschijn opneemt, mocht niet in de onderliggende constructie belanden. Grote temperatuurschommelingen in de betonconstructie van de brug zouden materiaalmoeheid in de liggers veroorzaken. „Bedenk daarbij dat het hele sluizencomplex ook nog eens onder grote druk staat vanuit zee”, zegt Van Hese.

Isolatie
Aanvankelijk werd gedacht aan een isolatielaag van glasfoam onder het asfalt, maar dat materiaal isoleert te goed. „Dan zou het asfalt juist te warm worden.” De twee proefvakken van elk 60 meter lengte werden uiteindelijk voorzien van een isolatielaag van zogenaamd Liafalt –met als ingrediënt geëxpandeerde kleikorrels in plaats van grind zoals in gewoon asfalt– en schuimbeton, een betonsoort met veel holle ruimte, die desnoods kan drijven. Beide isolatoren bleken redelijk bruikbaar, maar nog steeds moest warmte worden afgevoerd om te voorkomen dat de toplaag van asfalt zou verweken. Want dat gebeurt bij temperaturen boven de 60 graden Celsius.

De oplossing bleek warmteafvoer via een buizenstelsel zoals –in kleine uitvoering– wordt toegepast bij vloerverwarming in woningen. Maar als het leidingstelsel er dan eenmaal toch lag, kon het behalve koelen ook vast wel verwarmen en energie leveren, al naar gelang het buiten warm of koud zou zijn.

Rijkswaterstaat en een wegenbouwkundig bureau dokterden samen de beste wegdekconstructie uit, de Nederlandse onderneming voor energie en milieu (Novem) droeg de kennis aan voor energiewinning en -opslag. Dat laatste gebeurt door het in het wegdek verwarmde water via leidingen in watervoerende zandlagen te brengen op 60 tot 80 meter diep, op sommige plaatsen nog dieper. „In principe zitten onder ons hele land zulke opgesloten zandlagen met een minimale grondwaterstroom”, zegt Van Hese. Voor woonhuistoepassing kan met behulp van warmtepompen de watertemperatuur verder omhoog worden gebracht.

Dubbel rendement
In mei 1998 werd de installatie in de Haringvlietbrug gestart en tot en met vandaag komen de meetresultaten –via diverse reeksen sensoren– binnen. De zomer van '98 was matig, de daaropvolgende winter bleek mild en de zomer van '99 was uitbundig. De uitkomsten, gemiddeld over de anderhalf jaar proeftijd, zijn verbluffend, zegt Van Hese.

„De koeling werkt zo goed, dat een isolatielaag niet nodig is. Het rendement ligt dubbel zo hoog als we in de zomer van '98 aannamen. We dachten toen dat de opbrengst van 5 vierkante meter asfalt gelijk zou zijn aan die van 1 vierkante meter zonnecollector. Nu blijkt dat slechts 2 vierkante meter asfalt te zijn. We gingen ervan uit dat 20 procent van de opgeslagen warmte in de winter nodig is om het wegdek ontdooid te houden, maar dat blijkt nog niet de helft te zijn. Er blijft dus meer energie over voor andere doeleinden.”

Met 2300 kilometer hoofdwegennet en vele tienduizenden kilometers 'onderliggend' wegennet liggen in ons land in theorie meer asfalt-zonnecollectoren dan er nodig zijn om alle huizen en kantoren op 20 graden Celsius binnentemperatuur te houden. De praktijk relativeert die uitspraak echter direct, want al deze zonnige cijfers gelden slechts voor de plekken waar de warmte direct kan worden afgestaan aan omringende woon-, kantoor- of industriebebouwing. „Infrastructuur ligt niet overal in bebouwd gebied. Neem de A28 tussen Zwolle en Groningen: daar moet je met je energie gaan slepen, dan verlies je rendement en moet je investeren in een duur transportsysteem.”

Zeewater
De techniek is in elk geval wel zo veelbelovend dat Rijkswaterstaat er de hele 1200 meter weg over de Haringvlietsluizen mee gaat 'aankleden'. Dat moet in 2002 beginnen, een jaar later moet de installatie volautomatisch operationeel zijn. De warmtewisselaar richting grondwater wordt op die plaats niet toegepast: voor koeling en verwarming wordt zeewater van verschillende diepten gebruikt.

Rijkswaterstaat begint ook een reeks haalbaarheidsstudies voor toepassing in nieuw aan te leggen of grondig te renoveren wegvakken. Dat betreft de A4 (Delft-Schiedam), de A5 (Haarlemmermeer, 4000 woningen), de A10 (Ring Amsterdam, gaat volgend jaar op de schop), de N11 (Alphen-Bodegraven, wordt A11), de N15 (Calandverbinding), de A32 (Leeuwarden) en de A59 bij Rosmalen. In Waalwijk wordt een verkeersplein voorzien van de warmtewisselaartechniek. „Straks krijg je dus borden met ”IJsvrij wegdek” langs bepaalde weggedeelten.” Van Hese voorziet brede toepassing in de volgende eeuw. „Rijkswaterstaat is van laag tot hoog enthousiast.”

Hij maakt een snelle rekensom ter onderbouwing van de studies. „De 25 procent meerkosten –dure installaties, een zwaarder zandbed, langere bouwtijd– worden in vijf, zes jaar terugverdiend. De weg gaat dubbel zo lang mee. Normaal heeft groot onderhoud na tien, twaalf jaar plaats. Dat wordt dan minimaal twintig. Na twaalf jaar mag je dus elk jaar 25.000 gulden per kilometer winst aan uitgesteld onderhoud rekenen, afgezien nog van de kosten van wegafsluiting en files. Strooien kost ook 9000 gulden per jaar per kilometer. Dat kan achterwege blijven. Daar komt de milieuwinst en energiebesparing bovenop. De CO₂-reductie is 63 kilogram per vierkante meter asfalt per jaar, dus EZ en VROM kunnen eventueel ook wat doneren om de meerkosten te bestrijden.”

Niet helemaal nieuw
De proeven op de Haringvlietsluizen staan niet helemaal op zichzelf. In het Evoluon en op Schiphol bijvoorbeeld wordt 's winters grondwater opgepompt en gekoeld aan de buitenlucht, om na opslag in de bodem in de zomer als koelwater te dienen. Ook wegdekverwarming is niet helemaal nieuw. In Zwitserland wordt een 1300 meter lange brug in het kanton Bern vorstvrij gehouden met opgeslagen wegdekwarmte. Driekwart van de daarbij gewonnen energie krijgt een andere nuttige toepassing. Restwarmte van een elektriciteitscentrale in Zweden houdt het centrum (250.000 vierkante meter) van een middelgrote stad gedurende de lange winter sneeuw- en ijsvrij.

Welkome uitbreiding