Om te voorzien in de warmtevraag is het mogelijk om met een zonneboiler, warmtepomp, zonnestroomboiler of zelfs een parabolische trogcollector op een duurzame manier gebruik te maken van de energie van de zon. Solar365 zocht uit welke systemen het meest efficiënt zijn en waar deze het beste kunnen worden toegepast.

Meer dan de helft van de gevraagde energie in Nederland komt voort uit de behoefte aan warmte. Dit betreft zowel de verwarming van huizen als de proceswarmte die nodig is in de industrie. De zon kan worden gebruikt om de benodigde energie op te wekken voor het produceren van deze warmte.

Het belang van salderen
Salderen is voor het omzetten van zonne-energie naar warmte een belangrijke factor. Om in de winter genoeg energie te produceren om het huis elektrisch te kunnen verwarmen, fungeert salderen op papier als batterij. De geproduceerde energie in de vorm van elektriciteit in de zomer kan in de winter worden gebruikt om het huis te verwarmen. Hiermee wordt voor de consument het grootste probleem van duurzaam verwarmen opgelost: gelijktijdigheid.

Op de momenten dat de opbrengst van de zon het grootst is, is er namelijk ook minder behoefte aan warmte, vooral bij ruimteverwarming. Tijdens de koude winters zal er dus nog steeds een andere bron van energie nodig zijn om aan de warmtebehoefte te voldoen. De vraag naar warmte is dus niet gelijktijdig met de opbrengst van energie uit de zon.

Wanneer salderen komt te vervallen, zal het nog belangrijker worden om te kijken welke technieken het beste aansluiten bij de warmtebehoefte en hoe er het beste omgegaan kan worden met de gelijktijdigheid van de warmtebehoefte en het aanbod van zonne-energie.

De zonneboiler
Een zonneboiler is een set vacuümbuizen waar water doorheen gepompt kan worden. Deze kunnen, net als zonnepanelen, op schuine en platte daken worden geïnstalleerd. De zonneboiler warmt het water met de kracht van de zon op tot wel 90 graden Celsius en wordt vervolgens op een residentieel warmtesysteem aangesloten en heeft hierbij een efficiëntie van tot 70 procent afhankelijk van de omstandigheden.

Het voordeel van een zonneboiler is dat deze direct zonlicht kan omzetten in warmte. Hierbij zijn er geen verliezen doordat er eerst elektriciteit opgewekt moet worden die vervolgens omgezet moet worden in warmte. Wel moet het water in de zonneboiler ten minste 7 graden warmer zijn dan het water in huis.

De nadelen van de zonneboiler zijn het lagere rendement in de winter en het feit dat er nog steeds verwarming nodig is, bijvoorbeeld door een cv-ketel, om de gewenste temperatuur te bereiken.

Ook is de zonneboiler een relatief dure optie. Milieu Centraal stelt dat: “Een huishouden van 3 personen bespaart met een zonneboiler jaarlijks zo'n 160 kubieke meter gas.” De prijs voor een zonneboiler voor dit gezin zou volgens Milieu Centraal 2.600 euro (inclusief subsidie) zijn, waarmee de terugverdientijd tussen de tien en twaalf jaar ligt.

De warmtepomp
Het voornaamste voordeel van de warmtepomp is dat deze direct de stroom van de zonnepanelen kan omzetten in warmte. Bij het afschaffen van salderen wordt de warmtepomp voor huishoudens met zonnepanelen steeds interessanter, omdat hiermee het directe eigen verbruik kan worden verhoogd. Zeker als de warmtepomp en zonnepanelen op een goede manier met elkaar kunnen communiceren om het rendement te optimaliseren.

Daarnaast kunnen warmtepompen warmte opslaan in een buffervat, een geïsoleerd vat dat warm water kan vasthouden totdat het nodig is voor bijvoorbeeld de verwarming of de douche. Warmtepompen zijn breed inzetbaar. Hogere temperaturen vereisen andere technieken zoals de thermo-akoestische warmtepomp.

Wout Gubbels, technisch directeur bij Suncom Energy, legt de efficiëntie van de warmtepomp uit: “Zonnepanelen hebben een efficiëntie van zo'n 20 à 25 procent. Dit betekent dat ze deze hoeveelheid energie van de zon kunnen omzetten in elektrische energie. Om dit vervolgens om te zetten naar warmte heeft de warmtepomp een coëfficiënt of performance (COP). Dus als jij een warmtepomp hebt die een COP heeft van 2, misschien 3, dan kom je in de buurt van 75 procent van de energie van de zon die wordt omgezet in warmte.”

De zonnestroomboiler
Een oudere innovatie die nu toch weer op lijkt te komen is de zonnestroomboiler. Een zonnestroomboiler kan stroom van de zonnepanelen direct omzetten in warmte. Dit gebeurt doordat de zonnestroomboiler direct tussen de zonnepanelen en de omvormer wordt gezet, zodat alle gelijkstroom meteen omgezet kan worden in warmte door middel van een spoel in een vat met water.

Wanneer het water voldoende is opgewarmd, zal de stroom van de zonnepanelen worden doorgezet om verder gebruikt te worden. Hierdoor wordt met name het overschot aan zonnestroom in huis opgevangen.

Vattenfall startte eerder al met een actie om de verkoop van zonnestroomboilers te stimuleren. Hiermee willen ze een oplossing bieden om terugleverkosten te voorkomen en netcongestie tegen te gaan.

De zonnestroomboiler heeft een COP van maximaal 1 omdat de stroom direct wordt omgezet in warmte zonder uitwisselingssysteem. Dit betekent dat het rendement van de zonnepanelen (tussen de 20 en 25 procent) ook meteen het rendement van de zonnestroomboiler is.

De parabolische trogcollector
De meest efficiënte manier om zonlicht om te zetten in thermische energie is via een parabolische trogcollector. Dit is een parabolische spiegel die het licht bundelt en richt op een buis waar een vloeistof doorheen wordt gepompt. Suncom Energy heeft onlangs de eerste installatie van deze parabolische trogcollector geïnstalleerd, de Sunfleet.

De Sunfleet kan zonlicht direct omzetten in warmte en behaalt daarmee volgens Gubbels ook een efficiëntie van 75 procent. Het voordeel hierbij is echter dat de Sunfleet hogere temperaturen kan bereiken dan 100 graden Celsius zonder grote gevolgen voor de efficiëntie, in tegenstelling tot de andere methodes.

De toepassing van deze technologie is echter alleen op grote schaal mogelijk omdat er genoeg ruimte moet zijn om deze installatie neer te zetten. Daarmee is het voornamelijk interessant voor de industrie of voor warmtenetten. Gubbels: “Je kunt dit systeem ook voor warmtenetten gebruiken. Het is niet zozeer interessant voor particulieren omdat je eigenlijk altijd een minimale schaal nodig hebt om de hele elektronica te rechtvaardigen. Maar zeker als je een warmtenet hebt, dan kan het wel interessant zijn om bij te dragen aan de warmtebehoefte.”