Bij deze een korte samenvatting van de technische uiteenzetting.
Een zonneboiler neemt niet enkel energie op van directe zonnestraling, maar ook diffuse en weerkaatste stralen dragen bij tot de energieopbrengst. Ook op een bewolkte dag kan er dus energie opgewekt worden. In België valt er jaarlijks ongeveer 1.000 kWh per m² zonnestraling in. Afhankelijk van het afnameprofiel (behoefte warm water doorheen de dag en doorheen het jaar) en de opstelling zal een zonneboiler hiervan 500 à 650 kWh per m² capteren. Het rendement is bijgevolg 50 tot 65%. Uiteraard zal het merendeel van de productie plaatsvinden in de 6 middenste maanden van het jaar. Je moet dan ook zeker in deze maanden een vaste behoefte hebben aan warm water, en dat kan zowel sanitair warm water (SWW) als water voor de centrale verwarming zijn (CVW).
Hoe werkt een zonneboiler?
De twee belangrijkste onderdelen van een zonthermisch systeem zijn de zonnecollectoren en het boilervat. Zonnecollectoren op het dak capteren de zonne-energie. In de collectoren zitten verschillende koperen leidingen waardoor een water-glycol mengsel stroomt. Dit mengsel neemt de zonne-energie op en zal daardoor in temperatuur stijgen. Het mengsel wordt doorgepompt tot een buffervat waarbij de opgenomen warmte grotendeels wordt overgedragen aan de buffermassa. Dit buffervat is de feitelijke zonneboiler. Dit is de 2de voornaamste component. Het buffervat heeft gemiddeld een isolatiemantel met een dikte van 10 cm zodat de warmteverliezen beperkt worden. Naast de collectoren en het buffervat zijn er nog pompen, leidingen en een expansievat nodig. Het expansievat zorgt ervoor dat de vloeistofuitzetting door temperatuurstijging opgevangen wordt. Zo wordt het systeem en de leidingen beschermd tegen oververhitting. Bij oververhitting gaat de vloeistof koken en wordt het uit de collector geduwd naar het expansievat toe. Daar koelt de damp weer af en wordt het een vloeistof. Zo beschermt het systeem zichzelf.
De zonneboiler is steeds een voorverwarming omdat niet altijd de gewenste temperatuur gerealiseerd kan worden met de zonne-energie. Er is bijgevolg een naverwarming nodig die het water uit de zonneboiler als bron gebruikt. De energiebesparing zit er dan ook in dat de chauffageketel bijvoorbeeld maar water van 50°C moet opwarmen tot 80°C, waarbij dat vroeger steeds vanaf 10°C was. Een zonneboiler zal zo op jaarbasis ongeveer 30 tot 50% van de warmtebehoefte duurzaam invullen.
Het volume van het buffervat kan variëren van 300 tot meer dan 3.000 liter. Binnen éénzelfde vat kunnen er zich verschillende watertemperaturen bevinden, want ook in boiler stijgt warmte. Het is dus perfect mogelijk dat er vanboven warm water is dat voldoende warm is voor de toepassing en dat er terwijl vanonder koud water beschikbaar is dat opgewarmd kan worden door de collectoren.
Het onderhoud is vrij beperkt. De circulatiepompen zijn de enige bewegende onderdelen, wat betekent dat een zeldzame faling zich meestal daar zal voordoen. Gemiddeld gebeurt dit pas na 15 jaar. Het belangrijkste onderhoud is feitelijk de monitoring en controle. Zo kan er steeds in de gaten gehouden worden of het systeem op juiste druk, temperatuur en debiet staat. Bij een daling van één van de parameters kan een beetje vloeistof bijsteken en een koppeling wat vaster draaien kan ervoor zorgen dat de installatie weer optimaal draait.
Op de collectoren is er een garantie van 10 jaar, op het buffervat 5 jaar en op alle andere onderdelen 2 jaar. Een zonneboilersysteem zou probleemloos 25 jaar en meer moeten kunnen meegaan, mede door het beperkt aantal bewegende onderdelen en een goede monitoring van de juiste parameters. Zowel de gebruiker als installateur kunnen de installatie opvolgen.
Vlakkeplaat- of vacuümbuiscollector?
Er zijn 2 types zonnecollectoren:
- Een vlakkeplaatcollector (Fig. 1) wordt in 80% van de gevallen gebruikt. Dit is het meest betaalbare paneel en bestaat uit een aluminium kader met glazen plaat met daaronder een special ontworpen blauwe plaat die het meeste zonlicht kan absorberen. Achter die plaat loopt dan een web van koperen leidingen met daarin het water-glycol mengsel. Het koude water komt er vanonder in en stroomt er opgewarmd uit via de bovenste leiding.
- Het tweede type is een vacuümbuiscollector (Fig. 2). Dit is een iets duurder, maar efficiënter systeem. Een vacuümbuis is een glazen buis met daarin nog eens een koperen leiding met daarin weer het water-glycol mengsel. Tussen het glas en het koper is er een vacuüm getrokken, waardoor er een sterk isolerend effect is. Daardoor zal er in de winter minder warmte verloren gaan. In de winter kan er een meeropbrengst van 30% zijn t.o.v. van de vlakkeplaatcollector. In de zomer zorgt de isolerende laag ervoor dat oververhitting sneller kan optreden. Achter de vacuümbuizen zijn er parabolische spiegels aangebracht, waardoor dat stralen die in eerste instantie de buizen gemist hebben toch weerkaatst worden naar de vloeistof toe. Zo wordt de volledige oppervlakte van het paneel nuttig gebruikt.
De collectoren worden best naar het zuiden geplaatst en onder een helling tussen 20 en 40°. Een opstelling volledig naar het oosten of westen leidt tot een rendementsverlies van 15%. Voor bedrijven waar dat de warmtebehoefte zich iets meer in de winter bevindt lijkt de vacuümbuiscollector de beste keuze.
Doorstroom of geen doorstroomboiler?
Bij de boilers en buffervaten zijn er ook 2 principes:
- Voor kleine huishoudelijke installaties (Fig. 3) wordt het SWW rechtstreeks opgewarmd. Er is enkel een spiraal/warmtewisselaar (WW) aanwezig die komt van de collectoren. Het SWW wordt rechtstreeks van het vat afgetapt. Er zijn dus maar 2 types van vloeistoffen aanwezig in dit systeem; het water-glycol mengsel van de collectoren en het SWW.
- Bij grotere installaties verkiest men boilers met het doorstroomprincipe (Fig. 4). Als eerste heb je daar ook de warmtewisselaar afkomstig van de collectoren (WW rechts). Daarnaast is er een tweede inoxen warmtewisselaar aanwezig in het vat waar dat er SWW door kan stroomt als er op dat moment warm water nodig is. Vandaar de naam doorstromer. Het water dat beide warmtewisselaars omhult is stationair en verlaat de buffer nooit. Het dient dus enkel als buffer. Hierdoor is er veel minder risico op legionella, omdat het SWW pas warm wordt gemaakt wanneer het nodig is. Doordat het SWW snel van 10°C naar bv. 60°C moet gaan, zie je ook dat het door een zeer grotere warmtewisselaar gaat zodat er meer warmt uitwisseling kan gebeuren.
Beide types van boilers zouden probleemloos 30 jaar moeten kunnen meegaan. Voor de meeste land- en tuinbouwbedrijven lijkt omwille van de grote behoefte aan warm water de doorstromer de beste oplossing. Voor particulier gebruik gaat de voorkeur naar een boiler zonder doorstromer.
Toepassingsgebieden
Er zijn vrij veel toepassingsgebieden, overal eigenlijk waar dat er een dagelijkse behoefte is aan SWW of CVW. Voor de land- en tuinbouw denken we in de eerste plaats aan volgende sectoren.
- Melkvee
- Kalverhouderij
- Varkenshouderij/vloerverwarmingssystemen
- Viskweek
- Melkverwerking
- Glastuinbouw/sierteelt
- …
De rendabiliteit hangt vooral af van het huidige verwarmingssysteem. Warm water maken met elektriciteit kost gemiddeld 0,20 €/kWh. Doe je dit met stookolie of aardgas zit je rond de 0,05 €/kWh. Dat betekent dus dat een installatie tot 4 maal sneller zal terugverdiend zijn als je het water nu via elektriciteit verwarmt. Dit zal zo bv. bij de meeste melkveehouders het geval zijn. Daar is een zonneboiler gemiddeld in 5 jaar terugverdiend. Voor een technologie die makkelijk 25 jaar meegaat is dat wel een mooi resultaat.
Een zonneboiler ter vervanging van aardgas/mazout/petroleum/propaan... zal afhankelijk van de sector en dimensie tussen de 8 en 15 jaar terugverdiend zijn. Uitgewerkte rendabiliteitsberekeningen vind je terug in de presentatie.
Daarnaast spelen ook premies een rol. Voor VLIF kom je in aanmerking voor 30% steun bij nieuwbouw en 40% bij renovatie. Jonge landbouwers (< 40 jaar) krijgen nog 10% extra steun.
Er is ook een premie aan te vragen bij Fluvius van 200€/m² met een maximumbedrag van 10.000 euro. Maar deze is jammer genoeg niet te combineren met de VLIF-steun. Voor huishoudelijke installaties bedraagt de Fluvius premie 550 €/m².
Als laatste is er nog de fiscale maatregel van de verhoogde investeringsaftrek van 25%. Die kan je niet aanvragen in het forfaitaire systeem.
Voor meer informatie of een rendementsberekening kan je terecht bij de energieconsulenten van het Innovatiesteunpunt. Voor een offerte en bijhorende informatie kan je terecht bij onze 2 partners van het aanbod 'ledenvoordeel zonneboilers' van Boerenbond, waaronder dus Sanutal. Met deze partners is er een voordeeltarief afgesproken met scherpe all-in prijzen en leuke extraatjes zoals een gratis monitoringstool en gratis controle 3 maanden na inwerkstelling. Meer info via de website.
Lees ook: https://www.innovatiesteunpunt.be/nl/inspiratie/verdienen-met-de-zon-het-warm-water-heruitgevonden