Zonneboiler

Het belangrijkste onderdeel van een zonneboiler is de zonnecollector waarin de elektromagnetische straling van de zon 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 vlakkeplaatcollector bestaat uit een absorber met een speciale coating, een zogeheten spectraalselectieve laag. Deze laag heeft een hoge absorptiefactor 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 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 maximumtemperatuur (stagnatietemperatuur) van een collector hangt af van de hoeveelheid instraling en het type collector. Vacuümbuiscollectoren, weer een ander type, kunnen echter wel stagnatietemperaturen bereiken van over de 200 graden Celsius. De collector wordt in Nederland vaak op het dak van een woning geplaatst. De opbrengst in Nederland is optimaal als de hellingshoek van de collector ongeveer 45 graden is en deze georiënteerd is op het zuiden. 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.

De kosten

Voor individuele installaties bedragen de kosten van een zonneboiler tussen de € 2500 en € 3500 (incl. installatiekosten en btw) (prijspeil 2008). De meest prijsgunstige systemen qua aanschaf en onderhoud zijn vaak de terugloop/leegloopsystemen, doordat daarbij minder componenten worden gebruikt en er geen druk op het systeem staat, zoals bij systemen die met glycol zijn gevuld wel het geval is. Een doorstroomzonneboiler (tapwater loopt door de warmtewisselaar in het vat in plaats van het collectormedium) is een nieuwe toepassing waarbij legionellabesmetting tot het verleden behoort. De Nederlandse overheid geeft sinds 2008 weer subsidie bij de aanschaf van een zonneboiler. Dit is een aanschafsubsidie van ongeveer 30% van de aanschafprijs van het systeem. De terugverdientijd van een zonneboiler is daarmee zo'n 7 tot 9 jaar gerekend met een gasprijsstijging van meer dan 7% per jaar. In België bestaat het recht op subsidies naargelang de gemeente, provincie en intercommunale. Daarnaast geldt er een belastingsvermindering van 40% met een maximum van € 3380. Energiebesparing De jaarlijkse besparing van een standaardsysteem met vlakkeplaatcollector bedraagt 150 tot 350 kubieke meteraardgas bij een collectoroppervlak van ongeveer 2,5 tot 3,5 vierkante meter (+/-3,6 tot 4,2GJ). De besparing is afhankelijk van het tapwaterverbruik. Voor een gemiddeld huishouden tot vier personen scheelt dat ongeveer de helft van het verbruikte gas voor het verwarmen van het tapwater. Dat levert een jaarlijkse besparing op van ongeveer € 200. De jaarlijkse elektriciteitsbesparing ten opzichte van een elektrische boiler bedraagt ongeveer 1300kWh en dit levert een financiële besparing op van zo'n € 260 (alle bedragen zijn prijspeil 2009). Een vacuümbuissysteem heeft in de winter een wat hoger rendement dan een vlakkeplaatcollector, doordat deze minder warmte verliest aan de omgeving. Hierdoor kan een vacuümbuissysteem ook gebruikt worden voor cv-verwarming. Wanneer een systeem met vacuümbuizen wordt gebruikt voor alleen tapwater en cv-verwarming, is er vaak in de zomer veel warmte over, doordat het systeem op de winterperiode wordt gedimensioneerd, of te weinig warmte voor de cv in de winter wanneer het op de zomer(tapwater)behoefte wordt gedimensioneerd. De zonneboiler moet warmer zijn in de winter dan de retourtemperatuur van de cv om iets te kunnen toevoegen. Vaak is de zonneboiler te koud om warmte te kunnen toevoegen aan de cv, doordat de zon in de winter nu eenmaal minder krachtig is en er ook minder zonnige dagen zijn. Wanneer er in de zomer warmte over is, is die niet op te slaan voor de winterperiode, waardoor het totale rendement van zo'n systeem lager uitvalt. De prijs van een vacuümbuis/heatpipesysteem is zo'n 1,5 tot 3 maal hoger dan van een vlakkeplaatsysteem, afhankelijk van het merk van de buizen. Omdat in Nederland de subsidie bedoeld is voor tapwatersystemen, is de subsidie voor systemen van meer dan 6m² lager dan die voor systemen van kleiner dan 6 m². Tevens geldt er een maximumsubsidie per huishouden van € 1.500 om de kleine systemen aan te moedigen. Op dit moment zit er geen geld in de pot voor de regeling duurzame warmte. Het is niet bekend of deze dit jaar nog wordt aangevuld. Overtollige zonnewarmte in de zomer kan echter wel opgeslagen worden onder gebouwen die al verwarmd worden met een warmtepomp. Zodoende wordt 's zomers het grondwater onder een gebouw verwarmd. Zonneboilers kunnen zo het rendement van een warmtepompinstallatie flink verhogen, en daarmee de CO₂-belasting door gebouwverwarming nog verder verlagen.

Bouwvergunning

In het Vlaams Gewest is geen bouwvergunning nodig voor het plaatsen van een zonneboiler of fotovoltaïsche zonnecellen op een plat dak of van maximaal 20% van de oppervlakte van een schuin dak. In Nederland ook niet, zolang het niet op een monument wordt geplaatst, de hoek op een schuin dak gelijk is aan de dakhelling en op een plat dak de afstand tot de rand evenveel is als de hoogte van de collector. Legionellabacterie Een zonneboiler vergroot de kans op de aanwezigheid van de legionellabacteriën die de veteranenziekte kunnen veroorzaken. De zonneboiler warmt het water op tot wel 90°C, maar is gemiddeld door het hele jaar zo'n 35 graden. Bij onvoldoende zonlicht zorgt het verwarmingstoestel voor naverwarming tot 60 graden, maar dat is slechts gedurende een tiental seconden en niet zoals behoort gedurende 20 minuten boven de 60 graden. Een bacterie wordt door de kortstondige naverwarming niet gedood, slechts "verdoofd". Hiermee is het gevaar van legionellabacteriën in het warme water groter dan zonder zonneboiler, tenzij er gebruikgemaakt wordt van een doorstroomzonneboiler. Om deze reden zijn de huidige zonneboilers dan ook vaak voorzien van een systeem dat ongeveer wekelijks het water gedurende een half uur opwarmt tot boven de 60°.