PVT-panelen zijn PhotoVoltaïsche en Thermische panelen. Het is een zonnepaneel met een buizensysteem erachter (thermische collectoren) , dus een combinatie van opwekken van elektriciteit met het zonnepaneel en verwarming van water door de buizen. Op de pagina van de zonneboiler hebben we al aangegeven dat er enige verwarring is rondom PVT-panelen. Een PVT-systeem bestaat feitelijk uit PV-panelen, een omvormer en een warmtepomp. De collectoren achter de panelen, met daarin een glycolmengsel, onttrekken thermische energie uit zowel het zonnepaneel als de buitenlucht.
Bij het hiervoor afgebeelde PVT-paneel werkt de thermische wisselaar extra efficiënt doordat de buizen gemonteerd zijn in een ‘lamellen’-constructie die een groter oppervlak hebben waardoor de onttrekking van warmte uit de omgeving (buitenlucht, zon- en daglicht) optimaal is.
We hebben het hier dus over PVT-panelen waarvan de verwarming van het water in de buizen deel uitmaken van een warmtepomp-systeem. Feitelijk zouden we de benaming PVT- warmtepomppanelen moeten gebruiken.
Het zonnepaneel werkt gewoon zoals beschreven op de pagina’s over zonnepanelen. De achterkant werkt als een warmtewisselaar, die in combinatie met een water/water warmtepomp zorgt voor warm water. Dat water kan gebruikt worden de verwarming van tapwater en voor de verwarming. Dit werkt het beste bij een Laag Temperatuur verwarming (LT), zoals vloerverwarming of LT-radiatoren. Maar ook als je geen LT-radiatoren hebt, kan het zijn dat je het systeem kunt toepassen (zie de 50 Graden Test).
De warmtewisselaar onttrekt warmte aan de buitenlucht, waardoor de lucht achter de panelen koeler wordt. We hebben gezien dat warmte de opbrengst van een zonnepaneel drukt.
Een PVT-warmtepomppaneel kent dus wat voordelen. Doordat het onttrekken van warmte uit de buitenlucht de temperatuur rondom het paneel verlaagt, wordt het rendement van het zonnepaneel tijdens warm weer wat beter.
Principe van een warmtepomp
Er bestaan veel misverstanden over PVT-panelen. De PV van PhotoVoltaïsch voor het zonnepanelen-deel is wel duidelijk. De T van het Thermisch gedeelte geeft verwarring omdat het toch gaat om een zonne-energie systeem en iedereen ook wel weet dat zonne-instraling ook warmte geeft. Maar het buizensysteem onder de zonnepanelen werkt als de externe bron van een warmtepomp. Lees hier verder over het werkingsprincipe van een warmtepomp.
Meer rendement
Door de combinatie van functies (zon PV en het Thermisch deel) heb je meer rendement per m2 dakoppervlak. De techniek, de koppeling aan een water/water warmtepomp, bestaat al een tijd maar is pas sinds enkele jaren succesvol op de markt. De techniek is enorm verbeterd. Een warmtepomp heeft altijd een bron nodig om de energie te verkrijgen. Dit kan een bodembron (geothermie) zijn, een buitenunit of een PVT-warmtepompsysteem. Bij een lucht/water warmtepomp is er een buiten-unit nodig die ruimte inneemt en geluid produceert. De technische ontwikkelingen gaan hard, dus het ruimtebeslag en de geluidsoverlast nemen wel af bij moderne warmtepompsystemen. Gebruik maken van aardwarmte (geothermie) is nog duur al lijkt de technologie veelbelovend. Een bodembron is niet altijd mogelijk, zoals in waterwingebieden. We besteden apart aandacht aan de warmtepomp-technologie.
De thermische energie die de collectoren achter de PVT-panelen onttrekken aan het zonnepaneel en de buitenlucht vormt de bron voor de warmtepomp. En die verwarmt het water voor de verwarming en warm tapwater (in het boilervat).
Door de warmtepomp zal je elektriciteitsverbruik wel wat stijgen. Het PV-onderdeel van de PVT-warmtepomppanelen levert echter voldoende op om dit te compenseren.
Boilervat
Het boilervat bij een PVT warmtepompsysteem kan je huis voorzien van warm tapwater (douchen, warm water in de keuken). Er kan sprake zijn van een hybride oplossing, dan zit er als het ware nog een CV-ketel achter die het water kan (na)verwarmen als dat te koud uit het boilervat komt. Dus als het water in het boilervat niet warm genoeg is, zal de CV-ketel bijspringen. Uiteraard bespaar je meer als het water in het boilervat warm genoeg wordt vanuit de PVT panelen en de warmtepomp.
Er zijn inmiddels diverse leveranciers van PVT warmtepompsystemen, die verschillende configuraties aanbieden. Een aantal merken hebben inmiddels ook een eigen warmtepomp, waarop de buizen van de PVT-panelen worden aangesloten. Zonder boilervat is ook mogelijk, maar dan gebruik je het PVT systeem met name voor verwarming. Dat kun je bijvoorbeeld doen als je in je woning geen ruimte hebt voor een boilervat of dat de vloer niet sterk genoeg is. Je kunt ook je investering spreiden door een boilervat later te (laten) plaatsen. Het is ook mogelijk om voor warm tapwater in keuken en/of douche een andere oplossing te kiezen, zoals de Instant Heaters. Dit soort ‘doorstroomverwarmers’ vragen echter erg veel stroom, weliswaar kortstondig. Maar netbeheerders zijn mordicus tegen om dit soort stroomslurpers toe te passen.
De T van PVT
Waarom PVT-warmtepomppanelen niet verward moeten met een Thermisch zonneboilersysteem is het feit dat PVT-warmtepomppanelen ook ’s nachts werken door de warmtepomp-technologie. Een zonneboiler werkt op de instraling van de zon, dus alleen als er zoninstraling is. De warmtepomp-technologie werkt in de regel tot ongeveer -8 graden Celsius om nog thermische energie op te wekken. Bij een PVT-systeem gaat het niet om instraling van de zon op de buizen van het systeem.
Voordelen
Een PVT-systeem werkt dag en nacht, en ook als het bewolkt weer is. Er zitten geen bewegende delen aan een PVT-systeem (geen ventilator zoals in een buitenunit van een warmtepomp). Er is nauwelijks onderhoud nodig. Wel is het te gebruiken ‘koudemiddel’ een aandachtpunt. Dit was voorheen een glycolmengsel dat om de twee jaar gecontroleerd moest worden of het nog voldoende antivries-werking had. Tegenwoordig wordt vaak propaan gebruikt: propaan is relatief milieuvriendelijk en heeft als voordeel het bredere bereik van -20 tot 50˚C en kan een aanvoertemperatuur van +70˚C maken zonder extra elektrisch element.
De warmtepomp heeft wel periodiek onderhoud nodig (meestal tweejaarlijks). PVT-panelen zijn stil, in tegenstelling tot een buitenunit van een warmtepomp (inmiddels zijn er wel ‘stillere’ modellen leverbaar). PVT-warmtepomppanelen hebben een hoog rendement, de elektriciteitskosten blijven relatief laag. Ze kunnen zowel in nieuwbouw als in bestaande bouw (onder voorwaarden van extreem goede isolatie) toegepast worden, op elk type dak.
Een voordeel kan zijn, dat je met een PVT-systeem onder gunstige voorwaarden (voldoende capaciteit voor de warmtewisselaar) ook je woning kunt koelen.
Nadelen
Het is niet alleen maar euforie. Als het echt koud is, halen PVT-panelen een lager rendement en dan heb je waarschijnlijk een vorm van bijverwarming nodig. Dit kan een seizoenswarmtebuffer zijn (bv. een WKO – Warmte Koude Opslag). Bij wat minder goed geïsoleerde gebouwen (ook woningen) is dit onontbeerlijk, anders moet je ’s winters een aanvullende energievoorziening hebben. De meeste fabrikanten van PVT-panelen produceren inmiddels eigen warmtepompen, waarbij ze met een ingebouwd elektrisch element de benodigde extra energie kunnen leveren. In geval van ijsvorming op de buizen van de PVT-panelen zorgt dit elektrisch element ervoor dat de ’thermische’ prestatie van de panelen voldoende blijft.
Nog wat opmerkingen over de ijsvorming: in het buizenstelsel achter de PVT-panelen zit een glycoloplossing, die op zich niet zal bevriezen. Maar de warmtepomp in het PVT-systeem onttrekt warmte uit het glycolmengsel, zodat er bij zo’n 5 graden buitentemperatuur al ijsvorming kan optreden op de panelen omdat de temperatuur van het buizenstelsel flink kouder is. Via het elektrisch element wordt het glycolmengsel in het buizenstelsel dan wat opgewarmd (de ontdooiprocedure), zodat het ijs op de panelen zal gaan smelten. Dit ijs zal in schotsen van de panelen afglijden, hetgeen met veel geluid gepaard gaat (zowel op een schuin als plat dak). Op deze momenten is het dus geen stil systeem. Bij montage op een schuin dak boven de voor- of achterdeur kunnen er door de vallende ijsschotsen ook gevaarlijke situaties ontstaan!
Het glycolmengsel is overigens niet onderhoudsvrij. Glycol heeft het voordeel dat het een antivries werking heeft. Maar de antivries werking neemt met de loop der jaren af. Het vervangen van het glycolmengsel is een serieuze onderhoudsklus.
Relatief duur
Een systeem met PVT-panelen is duur, ook al doen fabrikanten en promoters van deze systemen hun best om allerlei argumenten aan te dragen waarom je voor PVT-panelen zou moeten kiezen. Ben kritisch, probeer het door te rekenen wat het voor je eigen woningsituatie betekent!
Een tweede nadeel is dat je, net zoals bij een ‘normale’ zonnepaneleninstallatie, genoeg dakoppervlak moet hebben. Ook zijn PVT-panelen bijna twee keer zo zwaar, er worden hogere eisen gesteld aan je dakconstructie. Een buitenunit van een warmtepomp beslaat heel wat minder ruimte. Een 10 cm grotere buitenunit betekent 10 kilowatt extra, wil je datzelfde met PVT-panelen heb je veel meer ruimte nodig. Er zijn ontwikkelingen rondom gevelmontage en gevelpanelen.
Kortom: bij nieuwbouw of bij extreem goed geïsoleerde gebouwen en woningen zijn PVT-panelen zeker te overwegen.
Rendement
Een rendementsberekening voor PVT-panelen is lastig, omdat dit van veel factoren afhangt. De mate van isolatie, het type afgiftesysteem, ligging ten opzichte van de zon, enzovoorts. Vaak zijn extra isolerende maatregelen nodig en moet er sprake zijn van een Lage Temperatuur verwarming om helemaal van het gas af te kunnen gaan. In een hybride opstelling (dus de CV-ketel blijft zitten als bijverwarming) kan er wel veel bespaard worden op het gasverbruik.
(dit artikel is ‘work in progress’)