PVT-panelen de toekomst?

PVT-panelen zijn bezig aan een sterke opmars. Een PVT-paneel is een mooie combinatie waarbij warmte en stroom in dezelfde collector worden opgewekt. Tijd dus om eens dieper in te gaan op deze panelen in dit technisch artikel.

PVT staat voor Photovoltaïsche Thermische paneel. Het is een hybride zonnepaneel dat tegelijkertijd elektriciteit en warmte opwekt. De voorkant bestaat uit pv-panelen die de elektriciteit opwekken en de achterkant is voorzien van thermische panelen, zonnecollectoren die de warmte opwekken. We combineren hier twee technieken in één paneel. Dit heeft als groot voordeel dat hetzelfde dakoppervlak tweemaal gebruikt kan worden, enerzijds voor het maken van warm water en anderzijds voor het opwekken van stroom.

Soorten PVT-panelen

Op de markt zijn er verschillende PVT-panelen verkrijgbaar. De standaard panelen zijn deze die gemaakt zijn om de warmte die ontstaat door het pv-gedeelte, af te voeren naar het sanitair voorraad- of buffervat. Deze panelen zijn vaak onderaan voorzien van een isolatie. Zij wekken ook stroom op. De focus ligt immers bij deze vorm van PVT-panelen op de elektriciteitsproductie. Verder kunnen zij warmte geven om bijvoorbeeld sanitair warm water op te warmen, maar enkel en alleen als de zon schijnt.

De tweede soort zijn de zogenaamde warmtepomppanelen. Deze zijn geschikt om als bron te dienen voor een lucht-water warmtepomp en zijn gemaakt om zoveel mogelijk warmte op te kunnen nemen. Deze panelen bevatten geen thermische isolatie. Ze gebruiken dus zowel het zonlicht als de omgeving als bron en zijn daardoor het ganse jaar rendabel, ook in de winter. Zij zijn geschikt voor goed geïsoleerde woningen met een lage temperatuurverwarming. Zij leveren ook elektriciteit, maar hier ligt de focus veel meer op de warmteopbrengst, daar het elektrisch rendement iets minder is door de hogere temperaturen in het systeem.

Werking PVT-paneel

De elektriciteitsopwekking gebeurt hetzelfde als bij een klassiek pv-paneel: zonlicht schijnt op het zonnepaneel, dit zonlicht wordt omgezet door het paneel in gelijkstroom. De omvormer zet deze gelijkstroom om in een bruikbare wisselstroom.

De basis voor de warmteopbrengst van een standaard PVT-paneel, en ook van een warmtepomppaneel, is de klassieke warmtewisselaar zoals we deze vaak tegenkomen in de klassieke zonnecollectoren, namelijk koperen buizen met aluminium lamellen. Op de lamellen is bij een PVT-paneel een kunststoflaag met pv-cellen aangebracht. Op deze manier benut een PVT-zonnepaneel twee warmtebronnen, de zon en de warmte uit de lucht. Warmte wordt rechtstreeks uit de buitenlucht en uit de warmte van het zonlicht of van het daglicht opgenomen, en wordt via het pv-paneel overgedragen aan de lamellen. Het grote voordeel van een PVT-paneel is dat dit paneel ook warmte uit de omgevingslucht haalt.

De klassieke plaatsing van een PVT-paneel is op een hellend dak of op een plat dak. Er ontstaat een ruimte tussen het dak en de PVT-panelen. Hierdoor onttrekken de panelen hun warmte aan de omgevingslucht. Des te groter het contactoppervlak, des te meer warmte kan uit de omgevingslucht gehaald worden. Dit proces van onttrekken van warmte wordt versterkt doordat de omgevingslucht beweegt door de wind. Door het feit dat er een kleine opening is tussen het PVT-paneel en het hellend dak, wordt deze snelheid verhoogd, waardoor er een betere warmteopname kan gebeuren. De warmte in de lamellen wordt opgenomen door een koelvloeistof en wordt naar de warmtepomp gevoerd. Dit heeft het grote voordeel dat een PVT-paneel ook ’s nachts, als er geen zon is, energie kan leveren aan de warmtepomp voor de aanmaak van warm water voor de centrale verwarming en voor het sanitair warm water. En dit zelfs bij negatieve buitentemperaturen.

Het is zelfs mogelijk om passieve koeling of nachtkoeling toe te passen. Wanneer de temperatuur in de zomer buiten ’s nachts lager is dan de binnentemperatuur, kan de warmte uit de woning afgevoerd worden naar buiten zonder dat de warmtepomp gaat draaien. Koelcapaciteit is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen binnen en buiten, maar is mogelijk. Actieve koeling is ook steeds een mogelijkheid, maar dan moet wel rekening gehouden worden met de extra energiekost voor de compressor.

Overal toepasbaar?

Een standaard PVT-paneel of een warmtepomppaneel werkt het beste in combinatie met een lucht-waterwarmtepomp. Op deze manier vermijdt men de ‘dure’ boorkosten en is er ook geen buitentoestel met ventilator en mogelijke geluidsoverlast nodig. Zoals bij alle warmtepompen beschikt men best over een lagetemperatuur afgiftesysteem. Een tweede vereiste is dat er voldoende dakoppervlak ter beschikking is en uiteraard moet de woning goed geïsoleerd zijn.

Verduurzamen van een woning begint immers bij het isoleren van de woning. Verminder eerst de warmtevraag. Om zelf na te gaan of de woning geschikt is voor lage temperatuurverwarming en dus ook geschikt is voor een warmtepomp, kan men in een koude periode twee weken lang de keteltemperatuur van de centrale verwarming op 50° plaatsen. Als de comforttemperatuur dan goed is, is de woning hiervoor geschikt.

In nieuwbouw waar geen gas meer mag worden gebruikt en waar vaak vloerverwarming als warmteafgiftesysteem wordt gebruikt, zijn PVT-panelen de perfecte toepassing

Verschillende organisaties, waaronder bijvoorbeeld de stad Mechelen, bieden op hun website een tool aan, waar men via het invullen van een vragenlijst meer te weten komt over het feit of de woning al dan niet geschikt is voor een warmtepomp. Als men niet aan comfort ingeboet heeft, dan is de woning geschikt voor een warmtepomp. Leveranciers die PVT-panelen aanbieden, hebben vaak een rekentool ter beschikking, waarmee men kan bekijken hoeveel PVT-panelen er nodig zijn en dit in functie van het type woning en van de isolatiegraad van de woning. Als vuistregel wordt heel vaak aangenomen dat per kW transmissievermogen er 5 m² aan PVT-panelen nodig is. In het geval van een warmtepomp met 8 kW warmtevermogen betekent dit 40 m² aan PVT-panelen. Uiteraard is het veel beter om naar de berekeningstool van de fabrikant te kijken. Als we naar de verschillende fabrikanten kijken, merken we toch SPF-waarden op die vlot de waarde van 5.0 overschrijden, wat zeker niet slecht is. Op deze manier kan een PVT-paneel perfect in concurrentie gaan met een bodem-waterwarmtepomp.

In nieuwbouw waar geen gas meer mag worden gebruikt en waar vaak vloerverwarming als warmteafgiftesysteem wordt gebruikt, zijn deze panelen de perfecte toepassing.

PVT-panelen of PV-panelen en/of zonnecollectoren?

Het grote voordeel van een PVT-paneel is uiteraard dat het tegelijkertijd elektriciteit en warmte opwekt. Dit dubbel gebruik van de panelen is evenwel misschien ook een nadeel. Immers als één van de twee componenten stuk is, moet het gehele paneel worden hersteld. Gelukkig hebben PVT-panelen wel een lange levensduur, want ze zijn ook duurder in aankoop. PVT-panelen zijn immers nog geen ‘massa’ product, vandaar dat de kostprijs nog hoger ligt. De verwachting is wel dat deze prijzen de komende jaren gaan dalen, maar men moet toch steeds goed berekenen of deze investering wel de moeite waard is. Onderhoud en vervanging zijn immers duurder dan de huidige gekende systemen van pv-panelen en zonnecollectoren. Anderzijds is de opbrengst van PVT-panelen wel hoger en werken ze zeer goed in combinatie met een lucht-waterwarmtepomp. De PVT-panelen zijn dan de bron van de warmtepomp.

PVT-panelen hebben meestal een hogere elektriciteitsopbrengst dan de klassieke pv-panelen. Wanneer het buiten zeer warm is (vanaf 25 °C), dan daalt het rendement van de klassieke panelen met 0,5% per extra graad. Door het feit dat onder een PVT-paneel het glycol-watermengsel stroomt, koelt het paneel af wat ten goede komt aan het rendement. Voor het overige gelden dezelfde voorschriften als bij zonnecollectoren, namelijk dat er voldoende warmwaterbehoefte moet zijn in de zomer om een hoge opbrengst te garanderen. De oververhittingsproblemen blijven ook geldig bij een PVT-paneel. Dus heel het dak volleggen met PVT-panelen kan problemen van oververhitting veroorzaken in de zonneboiler.

Foto's PVT-panelen: Triple Solar