Zonnewarmte

• zonnecollectoren;
• een voorraadvat (thermische opslag);
• een naverwarmer.

Een zonnecollector zet zonlicht om in warmte. In de absorber van de collector circuleert een vloeistof, vaak water of een waterglycolmengsel. Deze vloeistof neemt de warmte op die in de absorber ontstaat. De collector slaat deze warmte op en draagt deze over op sanitair- (warmwater) of systeemwater (ruimteverwarming). De meest gebruikte collectoren zijn: 

• De standaard zonnecollector is een vlakkeplaatcollector, die zonnewarmte opvangt in een door glas afgedekte absorber. Deze zet de zoninstraling om in warmte van 40 tot 90°C.
• Vacuümbuiscollectoren zijn collectoren waarbij de vloeistof in een buis circuleert die door een vacuüm is gescheiden van de omgeving. Deze collectoren presteren beter bij lagere buitentemperaturen en behalen gemiddeld hogere temperaturen (circa 70 tot 120°C) dan vlakkeplaatcollectoren.
• Onafgedekte (vlakke) collectoren presteren goed bij hoge buitentemperaturen en veel zoninstraling, maar slechter bij lagere temperaturen. De temperatuur ligt tussen 40 en 90°C.
• Zonnecollectoren die direct zonlicht bundelen via spiegels. Deze kunnen zeer hoge temperaturen (120-300°C) behalen en worden vooral gebruikt voor de industrie.
• PVT-panelen (PV: fotovoltaïsch en T: Thermisch) leveren zowel warmte uit zonlicht (en buitenlucht) als elektriciteit, en komen steeds vaker voor. PVT-panelen zijn onafgedekt, en hebben vaak een goede warmte-uitwisseling met de buitenlucht. Daarom levert dit een lagere temperatuur op: tussen 0 en 30°C. PVT-panelen worden veel als bron voor warmtepompen gebruikt. Het systeem (panelen, opslag en warmtepomp) dient goed op elkaar afgestemd te zijn. 

Zonnewarmte is vrijwel altijd toepasbaar: van individueel, naar klein collectief (appartement- of flatgebouw) tot grootschalig collectief (warmtenet op wijkniveau). Omdat zonnewarmte een variabel aanbod kent (dag-nacht en zomer-winter), is een thermische opslag en een naverwarmer nodig voor perioden met minder of geen zoninstraling. Zo kan de collector altijd de gewenste temperatuur leveren.

Seizoenseffect

De opbrengst van zonnewarmte is ‘s zomers veel hoger dan ‘s winters. Daarom besparen kleinere zonnewarmtesystemen, zoals zonneboilers voor enkele woningen, ’s zomers vooral op energie voor warm tapwater (gemiddeld 50%). Om met zonnewarmte ook in ruimteverwarming te voorzien, is veel meer collectoroppervlak nodig en een grotere opslag. In grootschalige collectieve systemen is het mogelijk om 10% tot 50% (met seizoensopslag) van de warmtebehoefte te vullen met zonnewarmte.

Toepassingen

Voor collectieve warmtenetten (wijkniveau) worden de zonnecollectoren vaak in veldopstelling op de grond geplaatst. Daar moet voldoende ruimte voor zijn en de grondprijs mag niet te hoog zijn. Grootschalige toepassing van zonnewarmte (met zonnecollectoren of PVT-panelen) vraagt ook om grootschalige warmte-opslag. Dit kan met bovengrondse tanks voor kortetermijnopslag (enkele dagen) of ingegraven en afgedekte bassins (‘pit storage’) en/of opslag in de bodem voor seizoens-opslag. Het hoogste aandeel zonnewarmte, inclusief ruimteverwarming, wordt behaald in warmtenetten die werken op (zeer) lage temperaturen. Een combinatie met warmtepompen ligt voor de hand. 

In Nederland is een aantal projecten waarbij kassen een groot zonnecollectorveld gebruiken. Voor de industrie zijn er in Nederland nog maar een paar toepassingen van zonnewarmte, vooral voor het maken van warm tapwater in de voedingssector en bij wasserijen.

Welke partijen betrokken zijn, hangt erg af van de zonnewarmtetoepassing.

Eigenaar collectoren

Voor individuele toepassingen is de eigenaar van de woning de eigenaar van het systeem en neemt die zelf beslissingen hierover. Bij kleine collectieve systemen kan of de Vereniging van Eigenaars of de woningcorporatie hierover gaan. Bij een grootschalig warmtenet bepaalt de neteigenaar de warmtebron. Het collectorveld kan in principe ook geëxploiteerd worden door een derde partij.

Gemeente

Voor een warmtenet op zonnewarmte, is de gemeente vergunningverlener en zoekt zij een partij voor de aanleg en exploitatie van het warmtenet en collectorveld. De gemeente dient grootschalige zonne-energie toe te staan in het ruimtelijk beleid en bij maatschappelijk vastgoed zoals sporthallen gaat zij over de energiemaatregelen.

Netbeheerder

De netbeheerder van elektriciteit en gas speelt geen grote rol. Zonnewarmte toevoegen aan bestaande systemen vraagt normaliter geen netverzwaring. Er kan netverzwaring nodig zijn: bij de overstap van gaswarmte naar elektrische warmte of bij een elektrische verwarmer (warmtepomp).

Huidige toepassing

In Nederlandse huishoudens staan ruim 100.000 zonneboilers met in totaal een collectoroppervlakte van 420.000 m2. Voor grootschalige toepassingen komt het collectoroppervlakte neer op 175.000 m2. Denemarken heeft veel zonnewarmteprojecten met een warmtenet en korte termijn/seizoensopslag.

Verwachte ontwikkelingen

Recentelijk zijn er vlakkeplaatcollectoren beschikbaar gekomen die zijn afgedekt met vacuümglas: vlak dubbelglas met een vacuüm in de spouw. Deze combineren de voordelen van de vlakkeplaatcollector met die van de vacuümbuiscollector. Ook de combinatie van PVT met de warmtepomp is in ontwikkeling. Tot slot zijn er ontwikkelingen in thermochemische warmteopslag (warmtebatterij) en opslag in een voorraadvat op wijkniveau.

• Dorkwerd in Groningen: een collectorveld van 120.000 m2 met 24.000 collectoren. 
• Zoneiland Noorderplassen in Almere: een collectoroppervlakte van 7000 m2.
• Nagele: 180 collectoren op 9 gebouwen, gekoppeld aan seizoensopslag-systeem van 1000 m3. 
• Grote zonnewarmteprojecten in Europa vind je in de database van Solar District Heating.

• Lees het onderzoek naar de business case voor zonnewarmte | TNO
• Meer informatie over stimuleringsmaatregelen | Holland Solar