ZONNE-ENERGIE
Install Magazine 969 – april 2020
Een warm bad dankzij zonne-energie
Fotovoltaïsche elektriciteit opslaan als warmte
Figuur 1: Dagverloop van de energieproductie van een PV-installatie van 5 kWp met warmte-opslag door middel van de DeltaTherm PV Power-to-Heat regeling.
Figuur 2: Dagverloop van de energieproductie van een PV-installatie van 5 kWp met warmte-opslag door middel van de DeltaTherm PV Power to Heat regeling, en opslag van elektriciteit in een batterij van 5 kWh.
Figuur 3: Jaarverloop van de energieproductie van een PV-installatie van 5 kWp, met eigen verbruik, het aandeel van warmte-opslag door de Power to Heat regelaar DeltaTherm PV en elektriciteitsopslag in een batterij van 5 kWh.
Figuur 4: Voorbeeld van een 9 kWp-installatie (oost-west oriëntatie) met een Power to Heat regelaar.
Figuur 5: Principeschema van een Power to Heat regeling in een huisaansluiting.
De Power to Heat regeling slaat overtollige stroom in de vorm van warmte.
Met de introductie van de slimme meter wordt het interessanter om zoveel mogelijk fotovoltaïsche elektriciteit zelf te verbruiken. Dat kan door de elektriciteit tijdens de productiepieken op te slaan om ze daarna te gebruiken wanneer er vraag is. Meestal denkt men daarbij aan elektrische batterijen. Een andere mogelijkheid is echter om de energie op te slaan in de vorm van warmte. Een buffervat kan immers grote hoeveelheden energie opslaan voor de fractie van de prijs van een elektrische batterij.
Energie opslaan in water
Het basisprobleem is goed bekend: de productiepieken van zonne-energie komen niet overeen met de pieken in de behoefte. Dat is niet alleen zo op jaarbasis, maar ook op de schaal van een dag. In de zomer wordt de meeste elektriciteit overdag geproduceerd, terwijl de behoeftes vooral ’s morgens en ’s avonds zijn. Met een terugdraaiende teller maakt dat niet uit, maar nu die regeling ten einde loopt, kijkt men best uit naar manieren om het overschot aan elektriciteit op te slaan.
Thermische opslag in water is een efficiënte en goedkope manier om dat te doen. Water heeft een hoge warmtecapaciteit en, in tegenstelling tot een elektrische batterij, blijft de opslagcapaciteit constant, ongeacht het aantal gebruikscycli. Bovendien is er geen enkel veiligheidsrisico. Dit principe staat bekend als Power to Heat.
Om de fotovoltaïsche elektriciteit optimaal te benutten, is er een intelligente regeling nodig. Met een DeltaTherm PV Power to Heat regelaar van Resol kan men tot 20 kWh per dag opslaan in een buffervat. Dat is een veelvoud van wat een gangbare batterij aankan, tegen een fractie van de investeringskosten. De energie kan ook gemakkelijk voor verschillende dagen opgeslagen worden.
In de zomer kan een gezin zo het warmwaterverbruik dekken. Dat is niet alleen gunstig voor de energiefactuur, men kan de verwarmingsinstallatie in de zomermaanden volledig stilleggen, wat extra verbruik en slijtage vermijdt. Door gebruik te maken van directe elektrische verwarming met een weerstand, zijn er immers hoge watertemperaturen mogelijk, tot 80°C. Een naverwarming door een ketel wordt dan overbodig.
Bij een energieverbruik van 10 kWh per dag kan men met behulp van een DeltaTherm PV-regeling tot 60 à 70% van de fotovoltaïsche stroom zelf verbruiken. Bovendien sluit het een bijkomende elektrische batterij niet uit. In combinatie met een elektrische batterij met een capaciteit van 5 kWh kan men ook overdag stroom opslaan om ’s avonds te gebruiken. De regeling stuurt daarbij alles in goede banen. Het systeem gaat na of er verbruik is, en als er overproductie is wordt die elektriciteit opgeslagen. Daarbij krijgt de elektrische batterij voorrang, gezien de hogere prijs voor een kWh elektriciteit. Zo kan men zelfs tot een eigenverbruik van 90% raken. Het is ook mogelijk om hiermee een laadpunt van een elektrisch voertuig te bevoorraden.
Sensortechniek
Essentieel voor de werking van de DeltaTherm PV is de sensormodule DeltaTherm E-sensor. Die bevat drie stroomsensoren die op de drie fasen van de aansluiting na de elektriciteitsmeter worden gemonteerd. Hierdoor weet de regeling in een fractie van een seconde of er stroom uit het net nodig is, dan wel dat er eigen productie beschikbaar is. Als de PV-installatie meer stroom produceert dan er verbruikt wordt, zal regeling die opslaan via de traploos modulerende elektrische weerstand van 3 kW in de boiler of een buffervat.
De traploze regeling is cruciaal voor een economisch verantwoorde werking. Als er bijvoorbeeld slechts 0,5 kW extra zonnestroom beschikbaar is, dan wordt het vermogen van de verwarmingsweerstand daarop ingesteld. Er wordt dus nooit onnodig stroom van het net gehaald om de boiler op te laden.
Het oplaadproces wordt gecontroleerd door een temperatuurvoeler, waarbij men een maximumtemperatuur kan instellen. De weerstand plaatst men best zo laag mogelijk in het buffervat, zodat het hele volume gebruikt kan worden.
De DeltaTherm PV-regeling is ook compatibel met zo goed als elk type PV-installatie. Gezien de netaansluiting over de drie fasen bewaakt wordt, maakt het aantal, vermogen en indeling van de gelijkrichters niet uit.
Een waaier van troeven
De omzetting van stroom in warmte verloopt nagenoeg zonder verliezen, en het standby verbruik van de regeling is uiterst gering, gezien het vermogen minder dan 1 W bedraagt.
Er zijn twee digitale uitgangen waarmee men tot vier signalen kan sturen naar externe toestellen zoals warmtepompen of batterijsystemen.
Er zijn twee digitale ingangen, waardoor het toestel al geschikt is voor slimme meters.
Er is tevens een 0-10V ingang voor de aansluiting van externe toestellen of regeling via een GBS.
Bij renovatie kan men het systeem aansluiten op gangbare boilers of buffervaten met een inhoud van ongeveer 300 liter en een aansluiting voor een elektrische weerstand. Resol raadt een buffervat van 500 liter aan dat kan voorzien worden van een doorstroomwarmtewisselaar voor SWW-productie. Een buffervat van 1.000 liter kan 50 tot 80 kWh als warmte opslaan. In combinatie met een milieuvriendelijke verwarmingsinstallatie kan men zo de warmtebehoefte van een gebouw 100% klimaatneutraal dekken.
Sanutal als partner
Sanutal is sinds 2003 de officiële partner van Resol voor België. Alle thermische zonnesystemen van Sanutal zijn standaard uitgerust met Resol-sturingen. De uitbreiding van het aanbod met de Power-to-Heat oplossingen van Resol is een logische stap. Sanutal Solar is gespecialiseerd in zonthermische systemen (zoals zonneboilers) voor woningen, utiliteiten en de industrie. Sinds dit jaar heeft Sanutal ook de verdeling van het Oostenrijkse merk van PV-panelen Kioto Solar voor België. De focus blijft dus volledig op zonne-energie gericht.
Aanpassing: Alex Baumans
Foto’s: Resol
