Gratis tot 4 offertes in je mailbox?
Een PV boiler is een elektrische boiler welke elektrisch is opgenomen tussen de PV panelen en de omvormer met als doel eerst tapwater (voor) te verwarmen en daarna pas stroom aan het net te leveren. Het element in de PV boiler krijgt dan ook een gelijkstroom (DC) spanning.
Voorbeeld berekening A:
Dit is een theoretisch voorbeeld waarin steeds gemiddelden worden gebruikt om de praktijk zo ver mogelijk te benaderen.
Uitgangspunt 8 stuks PV panelen van elk 260 Watt Piek gericht op het zuiden, schuindak 30° (optimaal situatie) en een PV boiler van 150 liter.
Te verwachten kWh jaar opbrengst van de PV panelen:
Totaal geïnstalleerd dus 8 panelen van elk 260 Watt Piek
8 panelen x 260 Watt piek = 2080 watt/piek.
De ‘kengetal bepaling’ voor deze opstelling in NL is: 0,9 x totaal Watt piek dus 0,9 x 2080 = 1872 kWh jaar opbrengst.
—
Het betreft een nieuwe woning met 3 bewoners, het warmtapwaterverbruik is gemiddeld ca. 50 liter per dag per persoon van 40°C .
Dit vergt aan energie per dag:
q = m x c x Delta t . ( 1 liter water weegt ca 1 kg)
q = 150 kg x 4,19 kJ/kg.k (c van water) x 30 ° (30 is het temperatuur verschil tussen 10° en 40°)
q = 18855 KJ energie is nodig per dag (: 3600 = 5,23 kWh)
Daarnaast hebben we bij een boiler altijd te maken met stilstand verlies, in dit voorbeeld hebben we een goed geïsoleerde boiler (Label A) welke een verlies kent van 30 Watt. Of wel 24 uur x 30 watt = 720 watt/h, wat gelijk is aan 0,72 kWh
Dit verlies moeten we optellen bij de behoefte 5,23 kWh + 0,72 kWh = 5,95 kWh per dag nodig voor tapwater.
We hebben, in dit voorbeeld –A- , een installatie waarbij een cv-ketel, middels een spiraal in de PV boiler, de boiler dagelijks opwarmt naar 55°C. Als de PV panelen stroom leveren tillen deze de temperatuur in het vat op tot maximaal 75 °C
(Onder de 55 graden schakelt een thermostaat de ketel in, tussen de 55 en 75 graden kunnen, middels een andere thermostaat de PV panelen hun spanning/stroom aan het E element leveren in de boiler)
Dit houdt in dat de PV panelen maximaal 20°C kunnen bijdragen aan energie / tapwater in het vat (verschil tussen 55°C en 75°C).
q = m x c x Delta t . ( 1 liter water weegt ca 1 kg)
q = 150 kg x 4,19 kJ/kg.k x 20° C
q = 12570 KJ energie per dag (: 3600 = 3,49 kWh)
Dus van de benodigde 5,95 kWh per dag kan slechts 3,49 kWh door de PV panelen worden geleverd per dag.
We zetten deze gegevens even om naar jaar en maand :
Nodig per dag = 5,95 kWh aan energie x 365 dagen = 2.171,75 kWh per jaar : 12 = 180,98 kWh per maand.
Maximaal bijdragen van de PV panelen is 3,49 kWh per dag x 365 dagen = 1.273,85 kWh per jaar : 12 = 106,15 kWh per maand.
Alle gegevens zetten we nu in een tabel:
De energie die de PV panelen leveren zijn procentueel omgezet naar een volgens statistieken / gemiddelde levering per maand (in de winter maanden doen deze natuurlijk minder dan in de zomer).
Conclusie met deze set:
Van het benodigde tapwater vermogen van 2171,75 kWh per jaar wordt (2171,75-949,98=) 1221,77 kWh per jaar door de PV panelen geleverd. Door de ketel dient dus 949,98 kWh geleverd te worden.
Van de benodigde 2171,75 kWh aan tapwaterverwarming wordt dus 1221,77 kWh door de PV-panelen geleverd, de PV panelen opbrengst totaal per jaar is 1872 kWh waarvan 1221,77 in tapwater verwarming kan worden gestopt, de resterende opbrengst van (1872-1221,77=) 650,23 kWh wordt middels een omvormer aan het net geleverd.
Stel dat we alle tapwater met aardgas zouden verwarmen:
In één m³ aardgas zit op bovenwaarde ca. 9,7 kWh , als we tapwater verwarmen met een rendement van 88% halen we dus 8,5 kWh uit één m³ gas.
Benodigd per jaar 2171,75 kWh : 8,5 = 255,97 m³ gas x € 0,65 = € 166,- aan energie kosten.
Energie kosten nu:
949,98 kWh wordt geleverd door de gasketel : 8,5 = 111,76 m³ gas x € 0,65 = € 72,64
De rest van de energie komt van de PV panelen, daarnaast levert de PV installatie nog 650,23 kWh aan het net (kunnen we voor iets anders inzetten) 650 x € 0,23 = 149,50 opbrengst aan elektra.
(We besparen dus 255,97 – 116,76 = 139,21 m³ gas)
De energie kosten gas zijn dus nu € 72,64 en we hebben over aan opbrengst elektra € 149,50 als we deze tegen elkaar wegstrepen hebben we dus een opbrengst per maand van € 76,86
Zonder PV boiler waren de kosten dus € 166,- euro per jaar.
Met PV boiler levert het ons € 76,86 per jaar.
Het netto resultaat van deze installatie, in dit voorbeeld is dus: € 166,- + € 76,86 = € 242,86 per jaar wat het ons brengt.
REKENVOORBEELD -B-
VOORBEELD –B- ZELFDE WONING ALS -A- MAAR NU MET EEN COMBI-KETEL.
In Voorbeeld –A- gingen we uit van een HR gasketel welke de boiler al op 55 °C bracht, als we uitgaan van dezelfde boiler maar nu met een combi ketel, waardoor het water in de PV boiler alleen voor verwarmt hoeft te worden (wat niet warm is wordt alsnog tijdens het tappen door de ketel na-verwarmt)
Van de benodigde 2171,75 kWh wordt nu (2171,25-575,83=) 1595,42 kWh door de PV gedaan
Het gas moet nog 575,83 kWh bijdragen (: 8,5) = 67,74 m³ x € 0,65 = € 44,03
Daarnaast levert de PV installatie nog 276,08 kWh aan het net (kunnen we voor iets anders inzetten) 276,08 x € 0,23 = 63,49 opbrengst aan elektra.
(We besparen dus 255,97 – 67,64 = 188,33 m³ gas)
De energie kosten gas zijn dus nu € 44,03 en we hebben over aan opbrengst elektra € 63,49 als we deze tegen elkaar wegstrepen hebben we dus een opbrengst per jaar van € 19,46
Zonder PV boiler waren de kosten dus € 166,- euro per jaar. (uit voorbeeld A)
Het netto resultaat van deze installatie -voorbeeld b- , in dit voorbeeld is dus: € 166,- + € 19,46 = € 185,46 per jaar wat het ons brengt.
Redenen om een PV boiler toe te passen:
- U heeft geen aardgas aansluiting, alleen elektriciteit
- U heeft, na saldering, jaarlijks nog ‘stroom’ over (in kWh) .
- U wilt perse ook m³ gas kunnen besparen d.m.v. PV panelen
- U wilt zo onafhankelijk mogelijk worden
Kort bekeken: (prijzen kunnen variëren per aanbieder)
1 kWh stroom kost € 0,23
1 m³ gas kost € 0,65
In een m³ Gronings aardgas zit ca. 9,7 kWh aan energie , bij tapwater verwarming blijft hier nuttig c.a. 8,5 kWh van over (ketel rendement) .
8,5 kWh voor tapwater verwarmen met aardgas kost dus € 0,65
8,5 kWh voor tapwater verwarmen met elektriciteit kost dus 8,5 x € 0,23 = € 1,95
Tapwater verwarmen met elektriciteit kost dus in geld 3 x zoveel als verwarmen met aardgas.
De door de PV panelen gewonnen elektriciteit kunt u dus beter eerst opsouperen aan andere elektra gebruikers en pas bij overschot aan stroom inzetten voor elektrische tapwaterverwarming.
Immers als je 8,5 kWh van je PV panelen haalt en je kan daarmee stroomverbruikers in je woning voeden bespaart je dat op de elektriciteitsrekening 8,5 x 0,23 = € 1,95 Zou je deze voor tapwater verwarming inzetten, dan bespaar je dus 1m³ gas of wel € 0,65 .
Combinatie PV-boiler (Zonnestroomboiler) / PV panelen
De fabrikant kan u vertellen welke combinaties PV panelen met PV-boiler mogelijk is.
Toch een voorbeeld:
De beoogde Zonnestroomboiler kent 3 mogelijkheden om het DC (gelijk spanning) element aan te sluiten
A = 1 kW, met een maximaal toegestane spanning van 120 Volt DC
B = 1,5 kW, met een maximaal toegestane spanning van 180 Volt DC
C = 2 kW, met een maximaal toegestane spanning van 240 Volt DC
Met betrekking tot vermogen en spanning is de maximaal toegestane tolerantie hierin 10 % volgens de fabrikant.
We kunnen vaststellen (10% verwerkt)
Stand A moet aan 2 dingen voldoen: niet meer dan 132 Volt DC en max 1100 Watt piek aan panelen
Stand B moet aan 2 dingen voldoen: niet meer dan 198 Volt DC en max 1650 Watt piek aan panelen
Stand C moet aan 2 dingen voldoen: niet meer dan 264 Volt DC en max 2200 Watt piek aan panelen
Voorbeeld: Hoeveel panelen van 300 Watt Piek mag ik aansluiten op stand C ?
De specificatie van een voorbeeldpaneel van 300 Watt Piek meld dat de spanning 34 Volt DC is.
Antwoord:
2200 Watt Piek (toegestaan) : 300 Watt piek (paneel) = 7,3 Of wel 7 panelen !
264 Volt (totaal toegestaan) : 34 Volt (paneel) = 7, 7 paneel Of wel 7 panelen !
Met 7 panelen voldoe ik aan beide controle vragen.
Er zal dus aangesloten worden 7 x 300 Watt piek wat maximaal 2100 Watt kan leveren,
met 7 x 34 Volt (panelen moeten immers in serie) 238 Volt.
Dit geeft een maximale stroom van 2100 Watt : 238 Volt = 8,82 Ampere.
Andere aandacht puntjes:
- Er zijn tegenwoordig omvormers die per paneel een ‘kastje’ hebben welke aan de omvormer doorgeeft hoeveel per paneel wordt geleverd (monitoring en optimalisatie) Hier is het soms zo dat het kastje bij het paneel spanning van de omvormer moet ontvangen aleer het paneel kan gaan werken. (SolarEdge bijvoorbeeld)
Dit type installatie/omvormer kan niet gecombineerd worden met de Zonnestroomboiler. - Een omvormer per paneel kan dus ook niet
- De installateur zal het type omvormer moeten afstemmen op de installatie. Bij het gebruik van meer PV panelen op het dak, waarvan slechts een gedeelte wordt gebruikt voor de Zonneboiler, dient met een omvormer met meerdere ingangen te kiezen of bijvoorbeeld 2 omvormers.
Voorbeeld:
Als er 14 panelen op het dak van dit voorbeeld komen kan er bijvoorbeeld één omvormer komen met 2 ingangen, 7 gaan rechtstreeks op ingang 1, en de andere 7 via de zonnestroom boiler naar ingang 2 van de omvormer.
Als er 10 panelen op het dak van dit voorbeeld komen is het, naar gelang type omvormer, soms noodzakelijk dat er in plaats van één, twee omvormers komen. Omvormer 1 is dan voor de 7 panelen die via de zonnestroomboiler komen en omvormer 2 voor de 3 resterende panelen. Waarom is dit ?
Een omvormer heeft een minimaal en maximaal grens. De omvormer gaat bijvoorbeeld pas in werking bij 20% opbrengst t.o.v. zijn maximaal. Vaak wordt dit per ingang geregeld.
Als je een omvormer hebt met 2 ingangen van elk 2100 Watt piek (totaal 4200 Watt piek)
gaat een ingang bijvoorbeeld pas werken bij een opbrengst van 300 watt
Als je daar 3 panelen op zet geeft dit een max van 900 Watt , wat betekend dat er pas stroom wordt gewonnen als de panelen op 33 % presteren. Als je 7 panelen toepast gaat de omvormer al werken als de panelen (300 : 2100) 14 % presteren. Op een bewolkte dag zal er dus bijvoorbeeld met de 3 panelen helemaal geen opbrengst zijn en met 7 panelen wel.
Daarom is het in deze situatie beter om met 2 omvormers te werken.
Let op, bovenstaande is slechts ter voorbeeld, elke omvormer heeft zijn eigen specificatie met betrekking tot onder en boven grens en dient dus afgestemd te worden op de panelen.
Zie ook: