Zonthermie

Zonthermie, de duurzame warmtebron met veel voordelen (als je er de ruimte voor vindt).

Wat is zonthermie?

Dat we de energie van zonlicht gebruiken om elektriciteit te produceren via zonnepanelen (PV), is je vast bekend. Met zonnecollectoren kan zonlicht ook omgezet worden naar duurzame warmte. Dat noemen we zonthermie of zonnewarmte. Dit kan individueel toegepast worden op een woning of gebouw én als collectief systeem. We beschrijven hier hoe zonthermie door middel van o.a. zonneweides warmte voor een warmtenet
in een buurt of wijk kan opwekken.

Hoe werkt zonthermie?

Het systeem bestaat uit zonnecollectoren die via leidingen naar een warmteopslag lopen. Hieronder beschrijven we verschillende types zonnecollectoren voor het winnen van zonnewarmte:

Flat plate collector (FPC)

De flat plate collector of vlakkeplaat collector is het meest voorkomende type zonnecollector. Dit type is populair door zijn relatief lage kosten en makkelijk onderhoud. De FPC bestaat uit koperen buizen waardoor een vloeistof stroomt. De buizen zitten in een geïsoleerde behuizing met daarboven een glazen plaat. Onder de buizen ligt de absorber, een donkere metalen plaat. Het zonlicht warmt de metalen plaat op. De glasplaat, isolatie en absorber zorgen voor een broeikaseffect. De warmte wordt via de vloeistof, meestal water, in de koperen buizen naar een opslagsysteem verplaatst.

Vacuümbuis collectoren (ETC)

De ‘evacuated tube collector’ (ETC) is een zonnecollector met een hoger rendement dan de FPC. Dit type collector is te herkennen aan de glazen buizen. Hij bestaat uit twee glazen buizen, de één binnen de ander, die van elkaar gescheiden zijn door een vacuüm. Het zonlicht dringt door het het buitenste glas en het vacuüm en bereikt de binnenste buis. Wanneer het zonlicht op de binnenste buis valt, wordt het geabsorbeerd en omgezet in warmte. Het vacuüm tussen de glazen buizen fungeert als een isolerende laag. Hierdoor blijft de opgewekte warmte in de binnenste buis behouden en gaat het rendement van het systeem omhoog.

Dit type collectoren is doorgaans duurder en is kwetsbaarder. Als het
vacuüm wordt verbroken gaat het rendement sterk omlaag. Een reflecterende achterwand kan het rendement verder verbeteren. Omdat de vacuümbuizen ook ruimte in beslag nemen is het netto collectoroppervlak wat lager, maar door het hogere rendement in de buizen is de opbrengst per vierkante meter paneel vergelijkbaar met de eerder genoemde flat plate collector.

PVT-panelen

In ‘photovoltaic thermal’ (PVT) panelen wordt de productie van warmte én elektriciteit uit zonlicht gecombineerd. Er zijn variaties voor zowel hogere als lagere temperaturen. Het type collector zoals veel in PVT panelen toegepast, lijkt op de vlakke plaat collector (FPC). Door de warmte af te voeren wordt het zonnepaneel gekoeld. Het gecombineerd rendement voor elektriciteit én warmte is hierdoor erg hoog. PVT systemen zijn complexer dan, omdat er
zowel elektriciteit als warmte vrijkomt. De complexiteit van PVT panelen komt ook terug in de prijs Het systeem bevat veel dure componenten. Ook moet de draagconstructie een groter gewicht kunnen dragen dan die van PV.

PVT panelen zijn vooral geschikt voor lagere temperaturen. Dit is onder meer omdat het ‘elektrische deel’ beter gaat presteren als de temperatuur laag wordt gehouden. De LT warmte kan samen met de elektrische stroom worden gevoed aan een warmtepomp.

De opslag van warmte vanuit zonthermie

In de zomer wordt meer zonnewarmte opgevangen dan in de winter. Om er in de winter toch profijt van te hebben, wordt een zonnethermie systeem vaak gecombineerd met(seizoens)
warmteopslag. De meest volwassen technieken hiervoor zijn warmte-koudeopslag , putopslag, tankopslag en bufferzakken.

De voor- en nadelen van zonthermie