Hoe zonne-energie gebruiken voor sanitair warm water?

Zonnepanelen gebruiken we hoofzakelijk om zelf elektriciteit op te wekken. Maar wist je dat je zonnepanelen even goed voor je warmwatervoorziening kan gebruiken? Dan wordt er meestal gewerkt met zonnecollectoren of thermische zonnepanelen, maar ook gewone pv-panelen kunnen ingeschakeld worden voor sanitair warm water. We overlopen de mogelijkheden.

 

Warm water met zonnecollectoren

De meest gebruikte methode om warm water te voorzien via zonne-energie is met zonnecollectoren of thermische zonnepanelen. Die worden gekoppeld aan een zonneboiler.

Hoe werkt het?

Thermische zonnepanelen of zonnecollectoren zijn zonnepanelen die gebruikt worden voor warm water. Door deze panelen lopen leidingen die water of een koelvloeistof bevatten. Daarbovenop ligt een absorptieplaat om zonlicht op te vangen en een afdekplaat die alles beschermt. Doordat de absorptieplaat de warmte van het zonlicht opvangt, zal het water in de leidingen opwarmen.

Het water stroomt op zijn beurt naar een voorraadvat en dan naar de zonneboiler, waar het water verder kan worden opgewarmd. Dat water kan dan worden gebruikt voor warm water in de badkamer, keuken en eventueel ook voor je centrale verwarming.

Soorten zonnecollectoren

Vlakkeplaatcollectoren

Een vlakkeplaatcollector bestaat uit een vlak absorberend paneel met een leidingenconstructie, isolatiemateriaal en een glazen afdekplaat die zonlicht doorlaat. Het absorberende paneel geeft de gewonnen warmte af aan het water in de leidingen dat circuleert tussen de collectoren en de boiler.

Vacuümcollectoren

Vacuümcollectoren hebben dubbelwandige glazen buizen met daartussen een vacuüm dat de zonnestralen opvangt en verbonden is met een gesloten buis. Deze collectoren kunnen nog steeds veel warmte produceren wanneer het buiten koud is. 

Hybride zonnepanelen

Hybride zonnepanelen, ofte PVT-panelen, kunnen dienen voor zowel de productie van elektriciteit als voor het winnen van warm water. Er zijn daarbinnen twee soorten van elkaar te onderscheiden:

• PVT-zonnepanelen: hier ligt de focus vooral op een hoge elektriciteitsopbrengst. Achter het gewone zonnepaneel wordt een absorptieplaat met leidingen geplaatst, waarin water wordt opgewarmd volgens de werking van een zonnecollector.
• PVT-zonnecollectoren: deze worden vooral gebruikt voor een hogere warmtewinning. Qua elektriciteit zullen deze minder opbrengen dan PVT-panelen. De collectoren zitten hier in een geïsoleerde omkasting.

 

Van collector naar boiler

Hoe werkt een zonneboiler?

De standaard zonneboiler bestaat uit enkele collectoren en een losstaande opslagtank. De zon valt in op de zonnecollectoren en het zon­licht wordt er door een ab­sorptie­oppervlak in warmte-energie om­gezet. In de collectoren stroomt een transport­vloeistof die deze warmte-energie opneemt. De vloeistof circuleert tussen de col­lectoren en het voorraadvat met (sanitair) water. 

Eens aangekomen in het vat, geeft de transportvloeistof de warmte via een warmtewisselaar af aan het water. Het voorraadvat zelf is een geïso­leerd reservoir dat het gebruikswater op temperatuur houdt tot er vraag naar is. Warm gebruikswater wordt aan de bovenzijde afgetapt, terwijl er onderaan nieuw koud water wordt aangevoerd en de temperatuur in het vat dus daalt. De afgekoelde transportvloeistof wordt vervolgens weer naar de collector ge­pompt en het proces kan opnieuw beginnen.

Lees hier meer over de werking van een zonneboiler.

Het optimale rendement

Een zonneboiler kan tot 60% van de warmwaterproductie op zich nemen, wat een fikse besparing betekent op je energiefactuur. Daarvoor moet je ook rekening houden met de volgende zaken:

• aantal zonne-uren: plaats je zonnepanelen op een locatie waar de zon meer schijnt, dan zullen ze uiteraard meer opbrengen. Ze kunnen ook warmte absorberen bij bewolking, maar dat zal logischerwijs minder zijn;
• de oriëntatie: zowel voor pv-panelen als voor zonnecollectoren geldt dat je ze idealiter oriënteert op het zuiden voor het hoogste rendement. Dat is zeker interessant wanneer je vaak thuis bent. Een oostelijke en westelijke oriëntatie is dan weer beter voor wie 's ochtends of 's avonds het meeste elektriciteit of warm water nodig heeft. Je zal dan enkel 's middags, wanneer de zon het sterkst schijnt, er minder uit halen;
• de temperatuur: zonnepanelen presteren het best bij een temperatuur van 25 °C, als de temperatuur te hoog is, kunnen de zonnecollectoren minder efficiënt energie absorberen;
• schaduw: op schaduwrijke plekken moet je geen zonnepanelen plaatsen om de lichtinval zo min mogelijk te verstoren;
• de helling van de collectoren: de collectoren worden het best in zuidelijke richting (of tussen zuidoost en zuidwest) geplaatst met een hellingshoek tussen 20° en 70°
• isolatie: als je een zonneboiler gebruikt voor je verwarmingsbuizen, dan zorg je er uiteraard voor dat je woning goed geïsoleerd is, zodat de warmte niet meteen verdwijnt.

 

Hoeveel collectoren heb je nodig?

Het aantal collectoren dat je plaatst, is afhankelijk van je dakoppervlak en de oriëntatie van je dak. Uiteindelijk laat je de dimensionering van je installatie bepalen door een vakman, maar met een eenvoudig rekensommetje kan je deze vraag al deels beantwoorden:

Een persoon gebruikt gemiddeld 50 liter warm water per dag. Een gezin van vier personen heeft dus een voorraadvat van 200 liter nodig.

• Om te berekenen hoeveel m² vlakkeplaatcollectoren nodig zijn, wordt het benodigde volume van het voorraadvat gedeeld door 50/60. Een gezin van vier personen heeft dus zo’n 4 m² vlakkeplaatcollectoren nodig.
• Voor vacuümbuiscollectoren wordt het benodigde voorraadvat gedeeld door 60/75. Een gezin van vier heeft dan bijna 3 à 4 m² vacuümbuiscollectoren nodig.

Voor zonneboilers die de woning van sanitair water kunnen voorzien en die verwarmen, zullen de collectoroppervlakte en het voorraadvatvolume toenemen. Ter illustratie: een opslagcapaciteit van 500 à 1.000 l en een collectoroppervlak van minstens 10 à 15 m² zijn geschikt voor woning- en waterverwarming.

Ook met een warmtepompboiler

Thermische zonnepanelen of zonnecollectoren kunnen ook gekoppeld worden aan een warmtepompboiler. Al werkt die combinatie wel net iets anders dan met een zonneboiler. Bij een zonneboiler is er slechts één energiebron, namelijk zonne-energie.

Bij een warmtepompboiler dient zonne-energie uitsluitend als aanvulling. Het is dan ook belangrijk om de door thermische zonnecollectoren opgewekte energie te beperken bij warmtepompboilers, anders bestaat het risico dat de temperatuur in de kuip van de boiler in overdrive gaat. Een alternatieve oplossing is om het aantal collectoren af te stemmen op het boilervolume en het dagelijkse verbruik.

Koppelen aan pv-panelen

Een warmtepompboiler die uitgerust is met Smart Grid-technologie, kan ook gekoppeld worden aan pv-panelen. Op die manier kan je bij overproductie van de fotovoltaïsche panelen je warmtepompboiler gaan boosten naar een hogere temperatuur door 'gratis' stroom te gebruiken van je panelen. Een warmtepompboiler van 200 l die bijvoorbeeld op 50 °C gestookt wordt, kan geboost worden naar 55 of 60 °C en geeft dan meer l/min water aan 45 °C.

Lees hier meer over de werking van warmtepompboilers.