Thermische zonne-energie
Thermische zonne-energie is een technologie voor het benutten van zone-energie voor thermische energie (om iets te verwarmen).
De thermische zonne-collectoren worden gedefinieerd als lage-, midden- of hoge-temperatuur verzamelaars/collectoren:
- Lage temperatuur collectoren zijn vlakke platen die meestal gebruikt worden voor het verwarmen van zwembaden.
- Midden temperatuur collectoren zijn ook meestal vlakke platen, maar die worden gebruikt voor het maken van warm water voor huishoudelijk en commercieel gebruik.
- Hoge temperatuur verzamelaars concentreren het zonlicht met behulp van spiegels of lenzen en worden over het algemeen gebruikt voor de productie van elektriciteit. Bij deze toepassing wordt de energie in zonlicht eerst gebruikt om stoom te maken en die stoom wordt daarna in een stoomturbine gebruikt om elektriciteit op te wekken.
Zonneboiler
Een zonneboiler is een zonnecollector waarin de elektromagnetische straling van de wordt omgezet in warmte.
Het principe van een zonneboiler is eenvoudig: als een tuinslang de hele dag in de zon ligt, wordt het water in de slang erg warm. Zonneboilers maken gebruik van datzelfde principe.
Zelfs in de winter als de zon maar een paar uur schijnt, kan zo'n boiler voldoende warm water produceren om te douchen, te wassen of schoon te maken. Sommige systemen leveren ook een bijdrage aan de ruimteverwarming.
Een zonneboiler bestaat uit een zonnecollector en een voorraadvat. De zonnecollector vangt zonlicht op. De moderne vlakke plaat collector bestaat uit een absorber met een speciale coating, een zogeheten spectraal selectief laag. Deze laag heeft een hoge absorptiefacter en tegelijkertijd een lage emissiefactor. (Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld zwarte verf.) Deze laag wordt opgedampt op een metalen plaat zoals koper of aluminium. Aan de achterzijde van deze metalen plaat lopen vervolgens dunne leidingen waardoor het collectormedium stroomt, waaraan de ingewonnen warmte wordt afgegeven. |
De absorber wordt aan de achterkant en zijkant geïsoleerd met een dikke laag steenwol en/of polyurethaanschuim en aan de voorkant met een glasplaat van ijzerarm, gehard glas. De maximum temperatuur (stagnatie temperatuur) van een collector hangt af van de hoeveelheid instraling en het type collector. Vacuümbuis collectoren, weer een ander type kunnen echter wel stagnatie temperaturen bereiken van over de 200 graden Celsius.
De collector wordt in Nederland vaak op het dak van een woning geplaatst. De opbrengst van een zonnepaneel en/of een zonneboiler is niet alleen afhankelijk van de grootte, maar ook van de hellingshoek van het dak en de stand van het dak. De opbrengst in Nederland is optimaal als de hellingshoek van de collector ongeveer 45 graden is en deze georiënteerd is op het zuiden. Ook als het bewolkt is, werkt een zonne-collector. Wolken houden slechts een deel van het zonlicht tegen, de rest van de stralen verspreiden ze. Aan de Franse Riviera, waar veel minder bewolking is, levert de zon toch slechts 1,5 keer zoveel energie als in Nederland.
Het warme water wordt bewaard in een voorraadvat omdat de productie van de warmte met behulp van een zonnecollector niet altijd gelijk is aan de vraag. Bij een geopende warmwaterkraan stroomt het koude leidingwater door het opgewarmde voorraadvat naar de kraan. Als het water niet warm genoeg is, dan brengt bijvoorbeeld de CV-ketel, de geiser of een warmtepomp het op de gewenste temperatuur. Dit proces heet naverwarming.
Legionellabacterie
Een zonneboiler vergroot niet de kans op de aanwezigheid van de legionellabacterieën die de vetraranenziekte kunnen veroorzaken. De zonneboiler warmt het water op tot wel 90°C. Bij onvoldoende zonlicht zorgt het verwarmingstoestel voor naverwarming. Daardoor heeft het warme tapwater altijd een temperatuur van minstens 60°C. Hiermee is het gevaar van legionellabacteriën in het warme water minimaal en vergelijkbaar met andere warm-tapwaterapparatuur.
Zonnecollector / Vlakke-plaat collector
Het hart van een vlakke-plaat collector is een zwarte plaat, de absorber. Door de absorber in een isolerende bak te plaatsen, neemt de absorber meer warmte op dan hij afgeeft aan de omgeving. Gevolg hiervan is dat de temperatuur van de absorber stijgt. |
|
|
Wanneer de temperatuur van de absorber hoger is dan de omgevingstemperatuur zal, naarmate dit verschil toeneemt, de warmtestroom van de absorber naar de omgeving groter worden. Wanneer de warmtestroom van de absorber naar de omgeving zo groot is geworden dat die gelijk is aan de opgenomen warmte, zal de temperatuur van de absorber niet verder stijgen. Wordt er naast de isolatie aan de achter- en zijkant een transparante afdekplaat aan de bovenkant van de absorber geplaatst, neemt de warmtestroom van absorber naar omgeving af en stijgt de absorber temperatuur. Om de gewonnen warmte ook te kunnen gebruiken, worden aan de achterkant van de absorber leidingen gemonteerd waardoor water stroomt. Dit water circuleert tussen de collector en de boiler. Doordat de temperatuur van de absorber hoger is dan het water, zal de watertemperatuur toenemen. Dit gebeurt net zo lang totdat het water dezelfde temperatuur heeft als de absorber. Het water in de boiler is vervolgens te gebruiken voor verschillende doeleinden. |
