Een gids voor zonneverwarmingssystemen

‍

Nu organisaties hun transitie naar klimaatneutraliteit versnellen, blijft één uitdaging bijzonder moeilijk op te lossen: het koolstofvrij maken van warmte. Hoewel er bij de elektriciteitsopwekking snelle vooruitgang is geboekt dankzij wind- en zonne-energie, is warmte nog steeds verantwoordelijk voor ongeveer de helft van het wereldwijde energieverbruik en een aanzienlijk deel van de CO₂-uitstoot.

Hier spelen thermische zonnecollectoren en zonnewarmtesystemen een belangrijke rol. In tegenstelling tot conventionele zonnepanelen die elektriciteit opwekken, vangen thermische zonnecollectoren de energie van de zon op om bruikbare warmte te produceren voor gebouwen en industriële processen. Deze systemen worden steeds vaker ingezet in commerciële en industriële toepassingen om warm water op zonne-energie te leveren, ruimteverwarming op zonne-energie te ondersteunen en de afhankelijkheid van verwarmingssystemen op basis van fossiele brandstoffen te verminderen.

Inzicht in de werking van innovatieve thermische zonne-energiesystemen en PVT-systemen en in de manier waarop deze de prestaties verbeteren, is van essentieel belang voor organisaties die hernieuwbare warmtetechnologieën onderzoeken als onderdeel van hun strategie voor het koolstofarm maken van hun activiteiten.

‍

Wat zijn thermische zonnecollectoren?

‍

Zonthermische collectoren zijn ontworpen om zonlicht op te vangen en om te zetten in warmte. Deze warmte wordt vervolgens via een werkvloeistof, meestal een mengsel van water en glycol, naar een warmtewisselaar geleid. Van daaruit wordt de warmte overgebracht naar een warmwaterboiler of warmteopslagtank, waar eindgebruikers warm water kunnen aftappen voor sanitair warm water (SW), ruimteverwarming en zelfs industriële thermische processen.

Zonthermische systemen behoren tot de meest gevestigde vormen van technologie voor hernieuwbare warmte en worden al tientallen jaren wereldwijd toegepast. Volgens het Internationaal Energieagentschap blijft de capaciteit voor zonthermische energie wereldwijd groeien, nu overheden en organisaties op zoek zijn naar koolstofarme verwarmingsoplossingen.

Zonnepanelen worden doorgaans op daken geïnstalleerd, maar ze kunnen ook op de grond worden geplaatst en in sommige gevallen aan de gevels van gebouwen, waar ze optimaal van het zonlicht kunnen profiteren.

Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer:

• Commerciële zonneboilersystemen voor hotels, ziekenhuizen en recreatiecentra voor het verwarmen van zwembaden

• Zonnewarmtesystemen voor stadsverwarmingsnetwerken

• Aanvullende ruimteverwarming op zonne-energie voor grote gebouwen

• Industriële proceswarmte voor de productie en de productie van voedingsmiddelen en dranken

Zonnewarmtesystemen kunnen een hoog rendement en een aanzienlijke CO₂-besparing opleveren in vergelijking met traditionele verwarmingstechnieken.

‍

Hoe thermische zonne-energiesystemen werken

‍

In essentie werken thermische zonne-energiesystemen volgens een eenvoudig principe: ze vangen zonne-energie op, zetten die om in warmte en voeren die naar de plekken waar die nodig is.

‍

1. Opwekking van zonne-energie

Zonnewarmtecollectoren absorberen zonlicht via een speciaal absorberend oppervlak. Dit oppervlak is zo ontworpen dat het zoveel mogelijk zonnestraling opvangt en tegelijkertijd warmteverlies tot een minimum beperkt.

De absorber geeft warmte af aan een circulerende vloeistof die door leidingen in de collector stroomt.

2. Warmteoverdracht

De verwarmde vloeistof wordt via een gesloten circuit naar een warmtewisselaar gepompt. Dit onderdeel geeft de opgevangen warmte af aan de watervoorziening of het verwarmingssysteem van het gebouw.

In zonneboilersystemen bijvoorbeeld verwarmt de warmtewisselaar het tapwater dat in geïsoleerde tanks wordt opgeslagen.

3. Warmteopslag

Veel zonne-energiesystemen zijn voorzien van warmteopslagtanks waarin warm water wordt opgeslagen voor gebruik wanneer er geen zonlicht is. Hierdoor kunnen gebouwen ook ’s avonds of in periodes waarin er minder zonne-energie wordt opgewekt – zoals in de herfst- en wintermaanden – blijven profiteren van zonne-energie. Dit kan voordeliger zijn dan het opslaan van elektrische energie uit zonnepanelen in accu’s.

4. Warmteverdeling

De opgeslagen warmte kan vervolgens voor diverse toepassingen worden gebruikt, waaronder:

• Warm water voor huishoudelijk gebruik

• Ruimteverwarming op zonne-energie via radiatoren of vloerverwarming

• Industriële proceswarmte

• Water voorverwarmen voor boilers

Door de belasting van conventionele verwarmingssystemen te verminderen, kunnen thermische zonnecollectoren het brandstofverbruik en de CO₂-uitstoot aanzienlijk verlagen.

‍

Soorten thermische zonnecollectoren

In commerciële systemen worden verschillende soorten thermische zonnecollectoren gebruikt, die elk geschikt zijn voor verschillende klimaten en temperatuurvereisten.

Vlakke zonnecollectoren:

Vlakkeplaatcollectoren (FPC’s) behoren tot de meest voorkomende uitvoeringen. Ze bestaan uit een vlakke absorberplaat die is ingekapseld in een geïsoleerde behuizing met een doorzichtige afdekking.

Ze worden veel gebruikt voor zonneboilersystemen in woon- en bedrijfsgebouwen vanwege hun betrouwbaarheid en relatief eenvoudige ontwerp.

Zonne-energie met vacuümbuizen: Virtu^HOT

Zonne-energiecollectoren met vacuümbuizen bestaan uit absorbers die zijn omgeven door een vacuümlaag. Het vacuüm zorgt ervoor dat er aanzienlijk minder warmte verloren gaat, waardoor deze systemen efficiënt kunnen werken bij hogere temperaturen.

Vanwege dit ontwerp worden thermische zonnecollectoren met vacuümbuizen vaak gebruikt in koudere klimaten of bij toepassingen die een hoger warmtevermogen vereisen.
‍

PVT-zonnepanelen: Virtu^PVT

Een recente innovatie op het gebied van hernieuwbare warmtetechnologie is de ontwikkeling van PVT-collectoren (fotovoltaïsch-thermische collectoren).

Deze hybride systemen wekken zowel elektriciteit als warmte op via hetzelfde collectoroppervlak, waardoor de energieopbrengst per vierkante meter dakoppervlak aanzienlijk toeneemt.

Zonne-PVT-systemen zijn bijzonder aantrekkelijk voor bedrijfsgebouwen waar de dakruimte beperkt is en de vraag naar zowel elektriciteit als warmte groot is. Bekijk ons VirtuPVT-product voor meer informatie over de voordelen van zonne-PVT .

‍

Waarom hernieuwbare warmte belangrijk is voor klimaatneutraliteit

Verwarming is wereldwijd een van de grootste bronnen van CO₂-uitstoot. Volgens het Internationaal Energieagentschap is verwarming goed voor ongeveer 50% van het wereldwijde eindverbruik van energie.

Een groot deel van deze warmte wordt nog steeds opgewekt met behulp van fossiele brandstoffen zoals aardgas en aardolie. 

Voor commerciële en industriële eindgebruikers is het koolstofarm maken van warmte vaak een grotere uitdaging dan het overschakelen op een andere elektriciteitsbron, omdat warmte – in tegenstelling tot elektriciteit – niet over lange afstanden kan worden getransporteerd zonder aanzienlijk warmteverlies. Daarom moeten oplossingen voor hernieuwbare warmte zeer dicht bij of op de plaats van gebruik worden geïnstalleerd.

Technologieën voor hernieuwbare warmte, zoals thermische zonne-energiesystemen, bieden verschillende voordelen:

• Directe vervanging van verwarmingsbronnen op basis van fossiele brandstoffen op de plaats van gebruik

• Lagere energiekosten op de lange termijn

• Lagere CO₂-uitstoot

• Verbeterde energie-efficiëntie van gebouwen

Voor organisaties met ambitieuze duurzaamheidsdoelstellingen kunnen zonne-energiesystemen een belangrijke rol spelen naast hun bestaande verwarmingstechnologieën, zoals warmtepompen.

‍

De rol van hybride thermische zonne-energie

Traditionele thermische zonnepanelen zijn uitsluitend gericht op warmteproductie. Hybride thermische zonne-energietechnologieën breiden echter de mogelijkheden van zonne-energie uit.

SolarPVT-collectoren combineren warmte- en elektriciteitsopwekking in één enkel systeem.

Deze aanpak biedt verschillende voordelen:

• Hogere energiedichtheid: Hybride systemen leveren zowel warmte als elektriciteit vanuit hetzelfde oppervlak, waardoor de energieopbrengst op het dak wordt gemaximaliseerd.

• Verbeterde fotovoltaïsche prestaties: door warmte af te voeren uit de PV-cellen kunnen PVT-systemen zo worden ontworpen dat ze bij lagere temperaturen werken dan conventionele PV-systemen, wat leidt tot een hoger elektrisch rendement.

• Beter gebruik van de dakoppervlakte van bedrijfsgebouwen: Bedrijfsgebouwen beschikken vaak over een beperkte dakoppervlakte voor zonne-installaties. Dankzij zonnecollectoren met een hoge energiedichtheid kunnen organisaties meer energie opwekken zonder dat het systeem meer ruimte in beslag neemt.

Door deze voordelen worden hybride PVT-systemen steeds aantrekkelijker voor bedrijfsgebouwen, hotels, recreatiecentra, ziekenhuizen en industriële faciliteiten.

‍

Zonnewarmte in commerciële en industriële gebouwen

‍

Zonnewarmtesystemen zijn bijzonder geschikt voor gebouwen met een constante warmtebehoefte.

Tot de typische bedrijfstakken die momenteel gebruikmaken van zonne-energiesystemen behoren onder meer:

• Horeca (hotels en resorts)

• Zorginstellingen

• Recreatiecentra en zwembaden

• Voedselverwerkende bedrijven

• Brouwerijen en distilleerderijen

• Stadsverwarmingsnetwerken

Bezoek onze Case Studies voor meer informatie

Deze gebouwen hebben grote hoeveelheden warm water en proceswarmte nodig, waardoor thermische zonnecollectoren een effectieve technologie voor hernieuwbare warmte vormen.

In veel gevallen kan thermische zonne-energie een aanzienlijk deel van de jaarlijkse warmtebehoefte dekken, terwijl deze technologie wordt gecombineerd met bestaande verwarmingssystemen, zoals een gasketel of moderne warmtepompen.

Voor organisaties die streven naar klimaatneutraliteit vormen thermische zonne-energiesystemen bovendien een tastbaar bewijs van hun inzet voor duurzame energie.

‍

Integratie van thermische zonne-energiesystemen

Onze Virtu technologie is de ideale zelfstandige en aanvullende oplossing voor klanten die hun thermische processen koolstofarm willen maken.

Zonthermische systemen vormen een ideale technologie wanneer ze worden gecombineerd met warmtepompen voor het voorverwarmen van water in water-warmtepompsystemen, of met absorptiekoelmachines voor koelwatersystemen. Onze systemen kunnen ook naadloos worden geïntegreerd met bestaande gasgestookte installaties, zoals ketels en warmtekrachtkoppelingsinstallaties, waardoor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen wordt verminderd en de CO₂-uitstoot voor industriële, commerciële en particuliere gebruikers aanzienlijk wordt teruggedrongen.

We hanteren een holistische systeembenadering en zorgen ervoor dat het systeem zijn volledige potentieel benut door middel van slimme regelingen en thermische opslag, waarbij we rekening houden met de praktische haalbaarheid van de installatie.

‍

De toekomst van zonneverwarmingssystemen

Naarmate de wereldwijde inspanningen op het gebied van decarbonisatie in een stroomversnelling komen, krijgen technologieën voor hernieuwbare warmte steeds meer aandacht.

Overheden in heel Europa en het Verenigd Koninkrijk voeren beleid door om de doelstellingen voor klimaatneutraliteit te ondersteunen, terwijl organisaties onder steeds grotere druk staan om hun operationele uitstoot te verminderen.

Verwacht wordt dat thermische zonne-energie en technologieën zoals PVT-collectoren een steeds grotere rol zullen gaan spelen in deze transitie.

Dankzij een hogere energiedichtheid, een betere systeemintegratie en de mogelijkheid om zowel elektriciteit als warmte te leveren, kunnen zonne-energiesystemen van de volgende generatie de efficiëntie van commerciële zonne-installaties aanzienlijk verhogen.

Voor organisaties die op zoek zijn naar praktische oplossingen om verwarming koolstofarm te maken, bieden thermische zonnecollectoren een beproefde, schaalbare manier om de uitstoot te verminderen en tegelijkertijd de energiebestendigheid te verbeteren.

Conclusie

Zonnewarmtecollectoren blijven een van de meest effectieve en beproefde manieren om zonne-energie te benutten voor verwarmingstoepassingen. Door zonnestraling rechtstreeks om te zetten in bruikbare warmte, bieden zonnewarmtesystemen een zeer efficiënte technologie voor hernieuwbare warmte voor commerciële en industriële gebouwen. Ga voor meer informatie hierover naar Solar Heat Europe.

Van zonneboilers tot grootschalige zonne-energiesystemen ter ondersteuning van industriële processen: deze technologieën helpen organisaties hun CO₂-uitstoot te verminderen en hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen.

Met de opkomst van hybride PVT-collectoren en zonnecollectoren met een hoge energiedichtheid wordt de rol van zonne-energie in energiesystemen voor gebouwen steeds groter. Naarmate bedrijven hun strategieën voor klimaatneutraliteit verder uitrollen, zullen thermische zonne-energie en hybride zonne-energietechnologieën steeds belangrijkere instrumenten worden voor het koolstofarm maken van verwarming en het bouwen aan een duurzamere energietoekomst.

‍