{"id":64559,"date":"2014-08-10T17:11:03","date_gmt":"2014-08-10T15:11:03","guid":{"rendered":"http:\/\/www.olino.org\/?p=64559"},"modified":"2014-08-20T00:32:02","modified_gmt":"2014-08-19T22:32:02","slug":"zonnepanelen-of-zonnecollectoren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/articles\/2014\/08\/10\/zonnepanelen-of-zonnecollectoren\/","title":{"rendered":"Zonnepanelen of zonnecollectoren?"},"content":{"rendered":"

\"20140626_131259_artikel\"<\/a>In dit artikel leg ik uit hoe ik tot een keuze ben gekomen tot ofwel zonnepanelen (elektriciteit) ofwel zonnecollectoren. Ik ga uit van verwarming met een warmtepomp en daarbij wordt nogal snel gesteld dat het gunstig is om zonnecollectoren erbij te nemen om zo warm water te maken wanneer er veel zon is. Het voorraadvat wordt zo extra opgewarmd waardoor de warmtepomp een tijdlang dat niet hoeft te doen. Daarbij komt dat de warmtepomp ook een lager rendement heeft bij het verwarmen tot warm water.
\nDit artikel gaat in op een vergelijk tussen zonnepanelen en zonnecollectoren. Er wordt gekeken wat men aan opbrengsten en kosten kan verwachten.<\/p>\n

Update 20 Aug 2014: nav een opmerking is dit artikel nog verder geupdate met een bespreking van het mogelijk voorkomen van stagnatie door warmte op te slaan in de grond.<\/p>\n

<\/p>\n

Situatieschets<\/h3>\n

Ik neem als voorbeeld mijn dakoppervlak waar ik de resterende ruimte wil benutten voor het genereren van energie.<\/p>\n

\"Schuin_dak_artikel\"<\/a><\/p>\n

Ruwe vergelijking, zonnecollectoren (heatpipes)<\/h3>\n

In de foto geef ik aan waar ik nog ruimte heb voor eventueel zonnecollectoren. Mijn keuze was gevallen op heatpipes omdat:<\/p>\n

1) ik wil geen vlakkeplaat-collectoren die erg groot zijn en ik zelf niet kan plaatsen als gevolg van de afmetingen en het gewicht.<\/p>\n

2) de heatpipes zijn, indien dubbelwandig, zo opgebouwd dat ik er vertrouwen in heb dat ze lang meekunnen (> 20 jaar); het vacuum is opgebouwd tussen twee lagen glas die zijn van een dubbele glaspijp; er is geen enkel glas en isolatie tussen metalen (koperen) centrale deel en het glas wat door verschil in uitzettingsco\u00ebfficient ervoor kan zorgen dat op de lange duur toch het vacuum verloren gaat waardoor de effici\u00ebntie van de heatpipes hard terugloopt.<\/p>\n

Ik heb een spreadsheet<\/a> gemaakt waarin ik aangeeft welke collectoren ik zou kunnen gebruiken en hoeveel ze opbrengen. Als je die inkijkt dan zie je dat ik gebruik heb gemaakt van de opbrengst van zonnecollectoren zoals bepaald volgens de norm EN 12975-2\u00a0 (Thermal solar systems and components – Solar collectors – Part 2: Test methods). Zonder dit 144 pagina’s tellende verhaal door te lezen begreep ik van solar2all dat het hierbij gaat om de hoeveelheid energie die per jaar wordt opgewekt door de zonnecollector, ervan uitgaande dat deze optimaal geplaatst is (richting zuid).<\/p>\n

\"zonnecollector_heatpipe\"<\/a>Zo is dan te zien uit de spreadsheet dat er verwacht mag worden dat er op het beschikbare gedeelte van het dak zo’n 10 GJ per jaar opgewekt kan worden. Deze 10 GJ komt overeen met 2800 kWh_thermisch.<\/p>\n

Let wel dat dit opbrengst is wanneer je geen verliezen hebt. Hierop kom ik later terug.<\/p>\n

Kosten van het systeem zijn als volgt opgebouwd:<\/p>\n

1) zonnecollectoren zelf, gemiddeld 2900 euro voor de genoemde systemen<\/p>\n

2) controller, temperatuursensoren, 2xpomp of 1x pomp en driewegschakelaar (om te kunnen schakelen tussen warmwatervat en verwarmingwatervat), 22 mm buis, hoge-temperatuur isolatiemateriaal (bijv EPDM), materiaal om isolatiemateriaal te beschermen tegen vogels, overdrukventiel, vul- en aftapventiel, expansievat, glycol tester, vulstation: je bent hier heel snel 1000 euro voor kwijt. Overigens is het gehele regelsysteem ook niet zo eenvoudig; je wilt namelijk dat er water van zeg 85 graden van de laatste collector naar de voorraadvaten gaat. Een in snelheid geregelde pomp is hierbij het mooiste: bij niet veel instraling loopt de pomp langzaam om toch zo water van 85 graden te hebben en bij meer instraling loopt de pomp sneller.<\/p>\n

Ruwe vergelijking, zonnepanelen<\/h3>\n

Wanneer we zonnepanelen bekijken dan zie je aan de foto dat ik al zonnepanelen heb. Dit zijn 8 zonnepanelen en leverden het afgelopen jaar 1773 kWh op terwijl het vermogen 1920 Wp is (92 % van de Wp-waarde). De kosten van een dergelijke set panelen waren destijds 3200 euro. Ik heb dezelfde leverancier (dbCom te Best, Nederland) een offerte laten uitbrengen voor de rest van mijn schuine dak en dat kwam neer op:<\/p>\n

\"REC250PE_BLK\"<\/a>1) 10x panelen REC 250PE BLK<\/p>\n

2) 1x Steca 1800 inverter (heeft een hogere effici\u00ebntie dan de Fronius 20 die ik heb bij de eerste 8 panelen)<\/p>\n

3) 1x kleine inverter voor 2x paneel links en rechts naast het dakraam<\/p>\n

4) alle montagemateriaal voor montage op schuin dak<\/p>\n

Slechts 6 panelen kan ik kwijt op het onderste gedeelte (4 onder het dakkapel en 1 links en 1 rechts van het dakraam naast de dakkapel), de 4 extra heb ik inmiddels boven de dakkapel erbij gelegd. De kosten van dit systeem waren 3950 euro, en dat is voor 10 panelen. Om makkelijk te rekenen houd ik even aan dat de kosten voor 6 panelen (1500 Wp) dan 2370 euro zouden zijn. Deze levert dan naar conservatieve verwachting zo’n 0.85 * 1500 = 1275 kWh_elektrisch per jaar op.<\/p>\n

Samenvatting vergelijk<\/h3>\n

Nu in een tabel de bovenstaande gegevens samengevat, levert het dit op:<\/p>\n\n\n\n\n\n
Systeem<\/th>\nEnergie\/jaar<\/th>\nKosten<\/th>\nOpmerking<\/th>\n<\/tr>\n
Zonnecollector<\/td>\n2800 kWh_th<\/td>\n3900 EUR<\/td>\nMaximale opbrengst, van thermische energie (*).<\/td>\n<\/tr>\n
Zonnepaneel<\/td>\n1275 kWh_el<\/td>\n2370 EUR<\/td>\nNetto opbrengst, van elektrische energie.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Er zijn twee belangrijke opmerkingen geplaatst bij “Zonnecollector”, te weten:<\/p>\n

1) maximale opbrengst:<\/strong> je hebt extra verliezen agv onderstaande:<\/p>\n

1) verliezen over de slangen\/leidingen<\/p>\n

2) verliezen agv het niet meteen gebruiken van de hoge watertemperatuur in het buffervat<\/p>\n

3) verliezen agv het afschakelen van de zonnecollectorinstallatie wanneer het buffervat al de maximale temperatuur heeft.<\/p>\n

Bij punt 3 is nog het volgende te melden, als het systeem uitgezet wordt dan gaat het in stagnatie. Dan staat het water stil en worden er hoge temperaturen opgewekt. De glycol in het water zal daar niet zo goed tegen kunnen en dient dan, zeg iedere drie jaar, verwisseld te worden (extra kosten).<\/p>\n

Het is mij niet geheel duidelijk over hoeveel dit gaat, maar ik kan voor de stagnatie, die mij het grootste verlies lijkt en alleen in de zomer voorkomt naar ik aanneem, wel het volgende zeggen:<\/p>\n

Mijn warmwaterverbruik zal ongeveer op 120 liter per dag liggen (2x douchen = 70 l en warmwaterverbruik in de keuken = 30 l en een A+ wasmachine met 3 wasjes per week is 3×47\/7 = 20 l, zie o.a. ook de info op de solar2all<\/a> website). Stel het water is 45 graden geweest, dan komt dit overeen met een thermische energie van 120 l x 1000 g\/l x 4.16 J\/g\/graad x 45 graden = 22.5 MJ = 6.2 kWh_thermisch per dag.<\/p>\n

Een 10 GJ systeem geeft dus op jaarbasis 2800 kWh_thermisch wat 7.6 kWh per dag is. Echter in juli heb ik veel meer energie dan in januari, en dat verschil is te halen door gebruik te maken van de calculator op de solar2all website<\/a>. Men kan met NASA gemiddelden rekenen over de laatste 10 jaar en dan bepalen hoeveel van die 2800 kWh_thermisch er in de zomermaanden per dag wordt opgewekt. Daarvan heb ik weer een kleine spreadsheet gemaakt<\/a> en die berekent dat er 23 % verlies zal zijn.<\/p>\n

Daarnaast zijn er nog verliezen agv het weglekken van warmte wanneer deze opgeslagen is en het verlies van warmte over de leidingen. Ik weet daar niet veel vanaf en laat deze verliezen even buiten beschouwing. Samenvattend is dat het verlies minimaal 23 % zal zijn.<\/p>\n

2) thermische energie<\/strong> is wat de zonnecollector oplevert<\/p>\n

Het zonnepaneel levert elektrische energie. Deze echter is ook te gebruiken om thermische energie op te wekken, zowel voor warmwater alsook voor verwarmingswater. Het type warmtepomp dat ik genomen heb is een Heliotherm HP08S10W-web en de productfolder geeft daarin de Co\u00ebfficient of Performance waardes aan.<\/p>\n

\"COP_waardes_Heliotherm_HP08S10W-web\"<\/a><\/p>\n

Hierin staat op de x-as de verdampingstemperatuur en op de y-as het Leistungszahl, oftewel de Co\u00ebfficient of Performance (COP). We mogen uitgaan van een gemiddelde aanvoer-watertemperatuur van 7 graden Celsius (komt uit de grond waar ik 2 x een 120 m diep gat heb laten boren) en dat het verwamingswater op 35 graden staat en het warme water op 50 graden. Dan gelden voor deze beiden een COP van resp 6.8 en 4.2.<\/p>\n

\"COP_waardes_Heliotherm_HP08S10W-web_COPvalues\"<\/a><\/p>\n

Dat wil zeggen dat een elektrisch vermogen van 1 kWh zou leiden tot een verwarmingsvermogen van resp. 6.8 kWh en 4.2 kWh!<\/p>\n

 <\/p>\n

Nu nogmaals de vergelijkingstabel maar dan alle eenheden in thermische energie en de naar eigen verwachting grootste verliespost voor zonnecollector meegenomen:<\/p>\n\n\n\n\n\n
Systeem<\/th>\nEnergie\/jaar<\/th>\nKosten<\/th>\nOpmerking<\/th>\n<\/tr>\n
Zonnecollector<\/td>\n2156 kWh_th<\/td>\n3900 EUR<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
Zonnepaneel<\/td>\n5355 kWh_th – 8670 kWh_th<\/td>\n2370 EUR<\/td>\nLaagste waarde is bij alleen warmwater van 50 graden. En hoogste waarde is bij verwarmingwater van 35 graden. Neem het gemiddelde van 7000 kWh_th<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Hierin wordt duidelijk dat zonnepanelen veel meer energie opleveren dan zonnecollectoren.<\/p>\n

Conclusie en nabeschouwing<\/h3>\n

De ruimte die vrij is op mijn schuin dak, op het zuiden gericht, kan gebruikt worden voor zowel zonnecollectoren alsook zonnepanelen. Ik maak verder gebruik van een warmtepomp die op het water-water principe werkt. De zonnepanelen leveren in dit geval veel meer energie op en dat tegen lagere kosten dan het zonnecollectorsysteem.<\/p>\n

De aanpak zoals gedaan in dit artikel kan ook gebruikt worden om uit te rekenen wat het beste is in andere situaties, bijvoorbeeld wanneer er nog gebruik gemaakt wordt van een gasketel, of wanneer de ori\u00ebntatie van het huis niet op het zuiden is.<\/p>\n

In mijn situatie leveren de zonnepanelen veel meer energie op dan de zonnecollectoren. Een zonnecollectorsysteem van 3900 euro zou 2156 kWh_thermisch opleveren terwijl een zonnepaneelsysteem van 2370 euro ron de 7000 kWh_thermisch zou opleveren.\u00a0Daarnaast is een zonnepaneelsysteem veel eenvoudiger in de opbouw en behoeft geen onderhoud.<\/p>\n

En zo ziet het er nu uit. 8 x REC 240 en 10 x REC 255 = 4470 Wp.<\/p>\n

\"SolarPanels_dak_20140801_130955\"<\/a><\/p>\n

\u00a0Update 20 Aug 2014, Stagnatie voorkomen, opslag warmte in bron<\/h3>\n

Nav de opmerking nr 13 in de blog hieronde heb ik deze uitbreiding geschreven. Er wordt geopperd om stagnatie te voorkomen door, wanneer het voorraadvat warm is en geen warmte meer nodig heeft, door dan uiteindelijk overtollige warmte dan op te slaan in de bron. Het jaargetijde waarin dit kan voorkomen is alleen in de zomer, wanneer ik dan slechts alleen het warmwatervoorraadvat te verwarmen heb en niet het verwarmingwatervat. Dus slechts 1 vat te verwarmen en dan nog in de zomer wanneer er veel zon kan zijn en dus veel warmte.<\/p>\n

Ik heb inderdaad overwogen om het in stagnatie gaan van het zonnecollectorensysteem te voorkomen. Wanneer op een aantal zonnige dagen het 500 l warmwatervoorraadvat inmiddels al op de maximale watertemperatuur van 80 graden staat, dan moet het zonnecollectorsysteem uit want het kan de warmte niet kwijt. Dat in stagnatie lopen van het zonnecollectorsysteem heeft dan de volgende nadelen:<\/p>\n

1) er wordt geen energie meer nuttig gebruikt, die van de zon komt.<\/p>\n

2) de temperaturen in het zonnecollectorsysteem lopen hoog op en dat is niet goed voor de glycol die in het watermengsel zit. Dit veroorzaakt een versnelde veroudering van de glycol waardoor deze sneller vervangen moet worden.<\/p>\n

Aangezien ik een systeem zou willen hebben dat zo min mogelijk onderhoud heeft en zo lang mogelijk meegaat, wilde ik dus stagnatie voorkomen. Dat was mogelijk door een regeling zo te maken dat bij een volledig opgewarmd warmwatervoorraadvat de dan nog eventueel aanwezige warmte in het water van de zonnecollectoren dan maar de grond in te stoppen. Dat was mogelijk door middel van gebruik van een warmtewisselaar tussen het warme water, zie ook het schema.<\/p>\n

\"Steen_2\"<\/a><\/p>\n

Er is een aparte warmtewisselaar opgenomen die het warme water van de zonnecollector eventueel de grond in kan stoppen. Echter daarvoor:<\/p>\n

1) moest ik de koelmogelijkheid opofferen omdat ik de aanwezige warmtewisselaar nu moest gebruiken om de warmte van het warmte water van de zonnecollector de grond in moest kunnen stoppen (via de warmtewisselaar die anders in de zomer koelte kon overbrengen aan het secundaire watersysteem waarmee ik dan middels de verwarmingen en de vloerverwarming kon koelen.<\/p>\n

2) ik moest een nog uitgebreidere controller aanschaffen voor het geheel van zonnecollectoren, want nu zijn er twee voorraadvaten en een bron waarnaar warm water naartoegebreacht moet kunnen worden. Deze controller moest ook nog eens de motoren in snelheid traploos kunnen aansturen omdat ik niet een aan\/uit regeling wilde.<\/p>\n

3) moest er een extra pomp (of een extra gemotoriseerd driewegventiel) in het circuit opgenomen worden die aangezet wordt pas dan wanneer het zonnecollectorsysteem nog warmte afgeeft en het voorraadvat van het warme water vol zit (en ook het voorraadvat van het verwarmingswater echter die wordt in de zomer niet gebruikt, als ik geen verwarming en ook geen koeling heb).<\/p>\n

Al met al dus niet zo heel eenvoudig en ook met extra kosten als ik stagnatie wilde voorkomen. Echter dat wilde ik dus ben ik ook gaan uitzoeken wat het voordeel is wanneer ik in de zomer warmte terugvoer in de bron.In principe weet ik al wat ik zal terugvoeren, dat heb ik namelijk bij bovenstaande al berekend, dat is 23 % van het totaal aan energie dat opgevangen wordt, in dit geval 23 % van 2800 kWh en dat is 644 kWh.<\/p>\n

Nu heb ik van de boormaatschappij, die twee gaten van 120 m in mijn voortuin heeft geboord, ook een simulatie gekregen wat de gemiddelde grondtemperatuur doet als gevolg van jarenlang op rij steeds voor 2000 uur 8 kW aan warmte de grond uit te halen. Zie daarvoor het volgende plaatje.<\/p>\n

\"grafiek<\/a><\/p>\n

Hierbij wordt duidelijk dat ik slechts 1.5 graad gemiddeld ga verliezen (van 11.5 naar 10 graden aan het begin van de winter en van 5.5 maar 4 graden aan het eind van de winter), dit als gevolg van 2000 u x 8 kW = 16000 kWh an warmteonttrekking.<\/p>\n

Stel nu ik stop er in de zomer weer 644 kWh terug in, dan is de temperatuurstijging agv deze 644 kWh wel uit te rekenen, dat is dan een gedeelte van die 1.5 graad en wel 644 \/ 16000 * 1.5 graden = 0.06 graden. Die 0.06 graden dat het water extra opgewarmd wordt, agv het door mijn systeem in de grond pompen van de overtollige warmte, is zo weinig dat de COP van de warmtepomp er niet noemenswaardig van stijgt. Vandaar dat het terugstoppen van de overtollige energie van het zonnecollectorsysteem niet leidt tot een extra toename van de COP omdat het water dat ik uit de grond haal in de winter dan meetbaar warmer is.<\/p>\n

Conclusie<\/h3>\n

Er is te rekenen aan wat het oplevert aan extra warmte voor het water uit de grond als ik in de zomer een eventuele stagnatie van het zonnecollectorsysteem voorkom door de opgewekte overtollige warmte terug te voeren in de bron. Dit effect op de gemiddelde temperatuur van het water dat uit de grond komt is verwaarloosbaar. Het actief in de grond stoppen van de warmte heeft dus geen zin om de COP van de warmtepomp te verhogen om zo nog nuttig effect te hebben van de overtollige warmte opgewekt in de zomer.<\/p>\n

Het tegengaan van stagnatie is wel mogelijk door gebruik te maken van het stoppen van warmte in de grond, echter daarvoor wil ik niet een complexere sturing, extra kosten van de extra pomp of driewegklep die ervoor nodig is en ook niet het verlies van het kunnen koelen van mijn huis.<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

In dit artikel leg ik uit hoe ik tot een keuze ben gekomen tot ofwel zonnepanelen (elektriciteit) ofwel zonnecollectoren. Ik ga uit van verwarming met een warmtepomp en daarbij wordt nogal snel gesteld dat het gunstig is om zonnecollectoren erbij te nemen om zo warm water te maken wanneer er veel zon is. Het voorraadvat […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[3,19,2],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/64559"}],"collection":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=64559"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/64559\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":64685,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/64559\/revisions\/64685"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=64559"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=64559"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=64559"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}