Een hybride zonnesysteem is een combinatie van een zonnecollector en een PV-paneel. Naast het opwekken van elektriciteit door het fotovoltaïsche (PV) paneel wekt een dergelijke installatie ook warmte op. De aanschaf van een hybride systeem is goedkoper dan een los PV-paneel met een losse zonnecollector. Een bijkomstig voordeel is dat het elektrisch rendement van het hybride systeem relatief hoog ligt doordat de zonnecollector voor koeling zorgt. Een impressie van de stand van zaken.
Rijkert Knoppers
Gawalo januari/februari 2017
Op het Business & Science Park in Enschede is momenteel een productiehal in opbouw van het bedrijf Viridi Production. Het bedrijf gaat zich toeleggen op de fabricage van een nieuw model hybride zonnecollector: dit soort collector gebruikt de energie van de zon voor zowel het opwekken van elektriciteit als het verwarmen van water. Bijzonderheid van dit systeem is dat de zonnecollector niet, zoals gebruikelijk, is opgebouwd uit koperen buizen of platen maar de warmtecollector is gemaakt van een 3D gewoven polyester kunststof plaat. ‘Het probleem met het gangbare gebruik van buizen is dat de warmteoverdracht niet gelijkmatig over het oppervlak van de collector gebeurt waardoor er materiaalspanningen ontstaan,’ vertelt Johan Visser. ‘Ons systeem bestaat uit een kunststof plaat, met hele kleine kanaaltjes. Zo ontstaat een gelijkmatige warmteverdeling.’ Volgens Visser neemt de belangstelling voor hybride systemen in het algemeen toe, wat hem niet verwondert omdat het hier gaat om een zeer effectief gebruik van het dakoppervlak, terwijl bovendien het rendement van het totale systeem relatief hoog is. Dit hoge systeemrendement ontstaat doordat fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen beter presteren bij een lagere temperatuur. En die lagere temperatuur ontstaat doordat de zonnecollector warmte afvoert voor het opwarmen van water. Het totale rendement kan hierdoor tot circa 40 procent hoger liggen dan de rendementen van de afzonderlijke technieken. Daarnaast zijn de productie- en installatiekosten lager door het integreren van twee technologieën in één.
Groeiend aantal fabrikanten
Dat de belangstelling voor dit soort hybride systemen, die ook bekend staan als PV-thermisch of PVT-systemen, in de lift zit, blijkt ook wel uit het toenemend aantal fabrikanten die zich op deze markt begeeft. ‘Wij zijn in 2007 gestart op het gebied van PV-zonnepanelen,’ vertelt Ton van de Ven, directeur/oprichter van het in Eersel gevestigde Alius Solar+. ‘Twee jaar geleden zijn wij de mogelijkheden van PVT-panelen gaan bestuderen. De belangstelling voor deze toepassing is enorm, iedereen vraagt of je met zonne-energie met eenzelfde paneel naast elektriciteit ook warmte kunt genereren. Dat is niet verwonderlijk, energetisch gezien is opwekken van warmte veel interessanter dan stroom, maar economisch is het een ander verhaal. Voor ons was het een uitdaging om te kijken of we het door ons ontwikkelde VolThera PVT paneel als aantrekkelijk product in de markt zouden kunnen gaan zetten.’ Uitgangspunt bij Alius Solar+ is dat de PVT panelen dezelfde afmetingen zouden moeten hebben als de gangbare PV-panelen, waardoor zowel PV-panelen als de VolThera panelen door elkaar op hetzelfde dakvlak te installeren zijn. ‘Daarmee verhogen we het installatie gemak,’ verduidelijkt Van de Ven. ‘We kunnen voor alle panelen hetzelfde montagemateriaal, dezelfde stringaansluiting en dezelfde SolarEdge omvormer gebruiken. Daarnaast werken we met module optimalisatie, zodat de panelen die aan dezelfde string zijn gekoppeld onafhankelijk van elkaar kunnen functioneren. Dankzij de uniforme maatvoering en het feit dat we PV en PV-T op dezelfde omvormer en zelfs in dezelfde string kunnen combineren, zorgt ervoor dat we optimaal gebruik kunnen maken van het beschikbare dakvlak. Met als ander groot voordeel, dat de esthetische winst groot is.’ Een voordeel van het gebruik van de betreffende SolarEdge omvormer is, dat bij incidenten de PV panelen automatisch terugschakelen van 40 naar 1 V. Een veilig idee, vindt Van de Ven, temeer omdat bij PVT-panelen niet alleen elektriciteit in omloop is, maar ook water.
Is dit systeem voor een iedere installateur zonder voorkennis aan te leggen? ‘Het is per definitie raadzaam om een van onze instructiemiddagen te volgen,’ aldus Van de Ven. ‘Maar erg moeilijk is de montage niet. Een doorgewinterde installateur herkent het systeem meteen als een warmtebron, dat makkelijk aan te leggen is. Bij de VolThera panelen krijgt hij de snelkoppelingen erbij, het is vervolgens een kwestie van plug and play.’
Zwembad
Een recent grootschalig project met PVT-panelen is te zien bij zwemcentrum de Welle in Drachten, waar afgelopen september naast 1182 PV-panelen ook 256 PVT panelen van het merk Triple Solar in gebruik gingen. Jaarlijks zullen de PVT-panelen circa 60.000 m3 gas en 350.000 kWh aan elektriciteit besparen. Dit staat gelijk aan het energieverbruik van ongeveer 118 huishoudens. ‘De Triple PVT panelen liggen op het dak van het grote 50 meter bad, een lastig gegeven was dat het dak niet overal even vlak was,’ vertelt Teake Damstra, directeur van het betrokken installatiebedrijf Koninklijke Damstra Installatietechniek BV te Driesum. ‘Wij hebben de PVT-collectoren bovendien aangesloten op een grote warmtepomp van Nibe. Per twee panelen zit een omvormer met een SolarEdge systeem, de installateurs moesten die eerst programmeren voordat ze de panelen konden monteren. Het is wel een plug and play systeem, maar er komt veel voorbereiding op kantoor aan te pas.’
Het in Amsterdam gevestigde Triple Solar, met een fabriek in Wolvega, is producent en leverancier van PVT panelen. ‘Bij ons staat het genereren van warmte voorop, de opwekking van elektriciteit is in dat licht bezien een leuke bijkomstigheid,’ vertelt marketing- en salesmedewerker Rutger Verhoeff. ‘Zelf hebben we een aantal installateurs in dienst, daarnaast werken we nauw samen met technische installatiebedrijven verspreid over het hele land. De uitleg die installateurs krijgen voordat ze aan de installatie beginnen is tamelijk eenvoudig, ze krijgen een korte briefing en kunnen aan de slag.’ Hoewel de techniek volgens Verhoeff voor zich spreekt zijn de projecten zeer uiteenlopend, vanwege het feit dat ieder dak en ieder afgiftesysteem anders is. ‘Aan de andere kant blijken installateurs het monteren van ons systeem vrij snel te begrijpen, ze kunnen bovendien altijd een beroep doen op ons technisch team.’
Kader
Waar ligt de nadruk? Stroom of warmte?
Er zijn twee soorten PVT-systemen: de PVT-panelen en de PVT-collectoren. Bij PVT-panelen ligt de nadruk op het opwekken van elektriciteit, de opgewekte warmte is bijproduct. Aan de achterkant van de PV-panelen bevindt zich een absorbeerplaat, waaraan de koperen buizen zijn gemonteerd waarin het op te warmen water stroomt. PVT-collectoren bestaan uit PV-panelen in een geïsoleerde omkasting, afgedekt met een glasplaat. Als gevolg van de glasplaat zal de temperatuur hoger zijn, waardoor het thermische rendement aanzienlijk hoger is dan bij de PVT-panelen. Het elektrische rendement is echter wat lager als gevolg van de hogere temperatuur.