artikel

Zonneboiler vecht om plaats onder de zon

klimaattechniek

In de concurrentie om voldoende dakvlak lijken pv-panelen als glansrijke winnaar uit de bus te komen. Puur energetisch bekeken is dat echter niet terecht. In het aardgasvrije tijdperk gloort er misschien een nieuwe toekomst voor de oude vertrouwde zonneboiler. Het is de hoogste tijd voor eerherstel.

Zonneboiler vecht om plaats onder de zon
De strijd om het dakvlak lijkt te zijn beslecht in het voordeel van pv-panelen. Niet helemaal terecht, want een zonnecollector is vijf keer effectiever voor CO2-reductie dan pv-panelen.

Tekst: Henk Bouwmeester

Ere wie ere toekomt. De zonneboiler bracht als eerste technologie hernieuwbare energie naar de Nederlandse huishoudens. Al sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw zijn zonneboilersystemen commercieel verkrijgbaar. Na een gestage opmars in de jaren tachtig en negentig is er de laatste jaren sprake van een stabilisatie. Er komt weliswaar bijna 20.000 vierkante meter collectoroppervlak per jaar bij; een zelfde hoeveelheid verouderde systemen wordt van dak gehaald.

 

Vijftig ton CO2-reductie per jaar

Volgens het CBS ligt er momenteel circa 430.000 vierkante meter collectoroppervlak op Nederlandse daken. Daarmee zijn ruim 150.000 huishoudelijke zonneboilersystemen in gebruik en die zorgen met elkaar voor een emissiereductie van 50 ton CO2 per jaar.

 

Principe zonneboiler

Het simpele principe van de zonneboiler is in alle jaren nauwelijks veranderd. Negentig procent van de systemen die momenteel in gebruik zijn, werken met een vlakke-plaatcollector met een oppervlakte van gemiddeld 2,8 vierkante meter en een boilervat van 150 tot 200 liter. De collector zet de straling van de zon om in warmte. Deze warmte wordt overgedragen aan een medium, meestal gewoon water. Soms is er antivries aan toegevoegd, maar in de meeste systemen is dat niet nodig. Hoe dan ook: het medium wordt rondgepompt en binnen geeft dit zijn warmte af aan een voorraad tapwater in een boilervat. De boiler warmt hierdoor langzaam op zodra de zon schijnt. Et voilà: het hele gezin kan onder de douche.

 

Techniek zonnewarmte uitontwikkeld

De temperatuur in het boilervat varieert. Op zonnige zomerdagen bereikt de boiler met gemak 90 graden Celsius, maar ook op zonnige winterdagen kan de temperatuur flink oplopen. Op zon-arme dagen zorgt een naverwarmer dat het water op de tappunten toch warm genoeg wordt.

 

Zonneboiler met hr-ketel

In veruit de meeste gevallen is de zonneboiler daarvoor gekoppeld aan een hr-ketel. Het water uit de boiler wordt in de ketel, terwijl het doorstroomt, continu tot de vereiste temperatuur van 60 graden verwarmd, hoe lang je ook staat te douchen. Als het water in de boiler al 60 graden (of warmer) is, doet de ketel niets. Als het water in de boiler koud is, doet de ketel vrijwel alles.
Een doorsnee systeem dekt op deze manier ongeveer de helft van de huishoudelijke energiebehoefte voor warm water. Voor gemiddeld 3.300 euro (consumentenprijs, inclusief installatie en btw) heb je zo’n systeem in huis. Het kost wat, maar je hebt ook wat. Bovendien weet je wat je koopt. In de praktijk zijn de onderhoudskosten vrijwel nihil en is de bedrijfszekerheid bijna 100 procent. Het is een oude vertrouwde techniek en het systeem is volledig uitontwikkeld.

 

Pv-panelen veroveren daken

Ook al hebben zonnecollectoren hun sporen allang verdiend; pv-panelen lijken de strijd om een plaats onder de zon te gaan winnen. Want de eerder genoemde 430.000 vierkante meter collectoroppervlak valt in het niet bij het explosieve tempo waarin pv-panelen de jaren bezit nemen van de Nederlandse daken. Daarbij spreken we inmiddels over miljoenen vierkante meters.
De populariteit van pv laat zich gemakkelijk verklaren uit de dalende kostprijs. Bovendien zijn pv-panelen een stuk makkelijker te installeren. Je hebt maar één installatiebedrijf op dak aan het werk en je hebt te maken met slechts één formaat waardoor het eenvoudig is om het dakvlak netjes in te richten.
Ook fiscaal worden pv-panelen voorgetrokken. Je krijgt subsidie én je kunt het surplus aan zonnestroom tegen een vorstelijke prijs aan het net verkopen. En als de salderingsregeling op 1 januari 2020 wordt afgeschaft, komt er een terugleversubsidie voor terug die hoe dan ook gunstiger is dan het stimuleringsregime voor zonneboilers. Die moeten het nog steeds doen met een eenmalige investeringssubsidie van gemiddeld 1.100 euro.

 

Elektriciteit meer waard dan warmte

Uit oogpunt van energietechniek is het niet terecht dat we zonnecollectoren zo gemakkelijk achterwege laten. Ga maar na: de meeste zonneboilers met een collectoroppervlak van 2,8 vierkante meter realiseren een jaaropbrengst van 4,5 tot 5 GJ per jaar. Omgerekend is dat bijna 500 kWh per vierkante meter per jaar. De nieuwste pv-panelen halen in de praktijk een jaaropbrengst van hooguit 100 kWh per vierkante meter. Dat is dus niet meer dan een vijfde van wat een zonneboiler presteert.
Verschil is natuurlijk, dat pv-panelen elektrische energie leveren en zonnecollectoren thermische energie. En de consequentie van de tweede hoofdwet van de thermodynamica is nu eenmaal dat je met elektriciteit meer kunt doen dan met warmte. Elektriciteit is meer waard.

 

Zonnecollectoren en pv-panelen

Maar vanwege diezelfde tweede hoofdwet kun je stellen, dat het niet slim is om hoogwaardige elektrische energie te gebruiken voor de productie van laagwaardige warmte. Dat is net zoiets als je auto wassen met bronwater. Hij wordt wel schoon, maar dat lukt ook met regenwater. Elektriciteit gebruiken voor warmteproductie is alleen min of meer efficiënt als je daar bijzondere installaties voor gebruikt, lees: een warmtepomp. Een warmtepomp met een rendementsfactor van 5,0 die het verschil in opbrengst tussen zonnecollectoren en pv-panelen kan goedmaken, moet echter nog worden uitgevonden. Een optimaal energieconcept eet daarom van twee wallen: zonnecollectoren voor basiswarmte van relatief lage temperatuur en pv-panelen voor piekwarmte. Het is een kwestie van dimensioneren om tot de beste verdeling te komen. Zo bezien heeft de oude vertrouwde zonneboiler allerminst aan waarde ingeboet.

 

Zonneboiler met warmtepomp

In het aardgasvrije tijdperk gloort wellicht een nieuwe toekomst. Dan kan de zonneboiler worden gecombineerd met een warmtepomp. De investering is hoog, maar technisch gezien is deze combinatie het neusje van de zalm.
De warmte van zonnecollectoren hoeft bovendien niet exclusief voor warmtapwaterbereiding te worden bestemd. Door koppeling van systemen kunnen collectoren ook warmte leveren aan vloerverwarming. Daar komt bij dat de combinatie met een bodemwarmtepomp in potentie leidt tot een interessante aanvullende mogelijkheid. In de zomermaanden leveren zonnecollectoren namelijk meer dan genoeg warmte voor warm water. Met een bodemwarmtepomp kan het overschot worden benut voor regeneratie van de bodembron. Het rendement van de warmtepomp in de wintermaanden kan daardoor flink stijgen. Ook seizoensopslag in een ondergronds buffervat is denkbaar. De indruk bestaat dat de meeste innovatieve ideeën op dit gebied nog moeten komen.

 

Zonnecollector effectiefst in CO2-reductie

Er is reden genoeg om terug te gaan naar de teken- en rekentafel. In de wetenschap dat een zonnecollector veruit de effectiefste CO2-bespaarder is, ongeveer vijf keer effectiever dan de beste pv-panelen, is de eerste vraag die we ons moeten stellen: voor welke functies kunnen we volstaan met laagwaardige thermische energie? De tweede vraag is: voor welke functies hebben we per se hoogwaardige elektrische energie nodig? Met de antwoorden op deze twee vragen leggen we de basis voor een efficiënt energieconcept. Pas daarna komt de vraag: wat is praktisch en financieel de beste oplossing? Als we de oude vertrouwde zonneboiler bij voorbaat diskwalificeren, missen we kansen. Het is tijd voor een revival.

 

Meer over zonneboilers en zonnecollectoren:

Whitepaper: water verwarmen met een zonneboiler

Nieuwe subsidieregels voor warmtepompen, biomassaketels en zonneboilers in 2018

Zonneboilersystemen voor de woningmarkt

Zonneboiler met nanotechnologie levert meer op

PVT-panelen met bufferzak voor gasloos koelen en verwarmen

 

Meer over warmtapwaterbereiding:

Warmtapwaterbereiding steeds vaker maatwerk

Warmtapwaterbereiding met een warmtepomp

Warmtapwaterbereiding verdient meer aandacht

Water verwarmen met prefab dakelement

Warmtepomp haalt tapwater uit vloerverwarming

 

 

Reageer op dit artikel