Technische Kennis Dag 2014
Zonne-energie Henk Meijer
Zonne-energie Wat gaan we behandelen?
• • • • • •
TKD2014
Energie van de zon Indirect gebruik zonne-energie Direct gebruik zonne-energie Zonnepanelen en –collectoren Passieve zonne-energie Samenvatting / Afronding
Energie van de zon Gegevens • Ca. 9.000 x zo veel energie als 6 miljard mensen op aarde nodig hebben! • Kernfusie in de zon geeft straling • Inkomende energie ca. 1370 W/m2
Zonnestraling op aarde zorgt voor: • Warmte • Licht
TKD2014
Energie van de zon Indirecte zonne-energie
• Windenergie – door temp. verschillen
• Waterkrachtenergie – door verdamping water
• Brandstoffen – Olie, gas & steenkool
TKD2014
Energie van de zon
Windenergie 2010
TKD2014
Energie van de zon Directe zonne-energie
• Zonnepanelen – D.m.v. straling wordt elektrische energie opgewekt
• Zonnecollectoren – Warmteopwekking
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit!
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Zonnepanelen Foto-voltaïsche cellen =PV-panelen Uitvoering • Amorf • Kristallijn mono / poly Opgevangen zonne-energie wordt omgezet in gelijkspanning DC = Direct Current
Via omvormer wordt DC spanning omgezet in wisselstroom AC = Alternating Current
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Amorf - “zonder vorm” rendement relatief laag, 6-8% dunne laag, flexibel toepassing van amorf silicium bevat geen kristallen maar poeder, daardoor zeer buigzaam. • het minste rendement. • prijs ligt een stuk lager, maar groter oppervlakte nodig voor dezelfde opbrengst • • • •
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Kristallijn • Rendement relatief hoog, 12-15% • Vast paneel Types • Mono-kristallijn: heeft geordende elektroden, egaal zwart, hoogste rendement. • Poly-kristallijn: bestaan uit meerdere grove kristallen, uiterlijk een soort gebroken schervenpatroon, gunstiger geprijsd, redelijk hoog rendement.
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Berekening zonnepanelen
“Aanduiding vermogen in Wattpiek (Wp)” Wattpiek (Wp) is een meeteenheid om het vermogen van een zonnecel of zonnepaneel aan te geven, gemeten onder standaardomstandigheden (STC, Standard Test Conditions). Wattpiek is een specifieke eigenschap van de zonnecel, onafhankelijk van locatie, hiermee kunnen prestaties of efficiëntie van zonnecellen of zonnepanelen vergeleken worden.
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Berekening zonnepanelen PV paneel haalt een rendement van ongeveer 10 à 20% Als instraling 1000 Watt/m² op een zonnepaneel van 1 m² dan vermogen van 100 à 200 Wp per zonnepaneel. Voor een PV-installatie met een vermogen van 1 kWp zijn dan 5 à 10 m² zonnecellen nodig.
1 Wp komt overeen met gemiddeld 0,85 kWh/jaar
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in elektriciteit! Berekening zonnepanelen
Invloedfactoren energieproductie: • bewolking • draaiing aarde • zonnespectrum wijkt af, afhankelijk van plaats & tijd (atmosfeer heeft niet overal dezelfde samenstelling) • opwarming zonnepaneel door de zon vermindert de efficiëntie
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project Rotterdam Zevenkamp
• Plaatsing zonnepanelen – Dak Sporthal
• Totaal 132 panelen – Vermogen = 31680 Wp
• Opleverdatum – 1 Februari 2014
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project Rotterdam Zevenkamp
• Investering – € 38.500,--
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project Rotterdam Zevenkamp
• Opbrengst – 1-02 t/m 01-06 = 8.845 kWh
• Energietarief gem. – € 0,11 / kWh
Besparing € 975,-Over eerste 4 maanden
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project Rotterdam Zevenkamp Stel dat eerste vier maanden representatief zijn voor heel jaar. Dan jaaropbrengst ca 26.500 kWh (opgave fabrikant = 26.928 kWh) Tegen tarief € 0,11/kWh is ca. € 3.000,--
Terugverdientijd 13 jaar! TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in warmte! Zonnecollectoren Warmte afgeven aan tussenmedium (bv. water-glycol mengsel) Er bestaan twee categorieën zonnecollectoren: • vlakke-plaatcollector • vacuümbuiscollector
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in warmte! Vlakke-plaatcollector Zonlicht valt op een metalen plaat die bedekt is met een speciale laag die zonnestraling absorbeert en omzet in warmte. De onderzijde van de metalen plaat is verbonden met een circuit van buizen. Door het circuit stroomt een vloeistof die warmte opneemt en transporteert. Isolatie aan de achterkant van de absorberende laag en een glasplaat ervoor vermijden/beperken warmteverlies
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in warmte! Vacuümbuiscollector (heatpipe) Opgebouwd uit een aantal naast elkaar geplaatste glazen vacuümbuizen. Daarin bevindt zich een gesloten buis waarin een speciale vloeistof zit die verdampt door de zonnewarmte. De damp condenseert bovenin, waar de buis contact maakt met een koelvloeistof en geeft daar de warmte af aan de koelvloeistof. Het condensaat loopt dan weer naar beneden waar het proces zich herhaalt. De opgewarmde koelvloeistof circuleert over een warmtewisselaar in het voorraadvat en de heatpipe. TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in warmte! Onderscheid collectoren • Vacuüm opbrengsten in winter hoger door betere isolatie (vacuüm) • Ruimtegebruik iets gunstiger met vacuümcollectoren • Vlakke-plaat minder gevoelig voor beschadigingen • Als vacuüm weg is, dan werkt systeem niet meer • Over heel jaar genomen rendement = ongeveer gelijk
TKD2014
Zonne-energie – Omzetten in warmte! Principeschema zonnecollector
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project SFN Monnickendam
• Plaatsing zonnepanelen – Dak Zwembad (vlakke plaat)
• Totaal 12 panelen • Opleverdatum – Eind September 2012
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project SFN Monnickendam
• Investering – zonnecollectoren + extra vat € 22.750,--. – Investering extra afgifte naar zwemwater € 5.500,--
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project SFN Monnickendam
• Besparing energie – t/m 01-06 2014 = 58,339 MJ
• Betekent: – besparing 2,350 m3 aardgas
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project SFN Monnickendam
• Betekent: besparing – 2.360 m³ aardgas
• Energietarief gemiddeld – € 0,55 / m³
• Besparing € 1.300,-– Over eerste 1½ jaar
TKD2014
Zonne-energie – Voorbeeld project SFN Monnickendam Stel dat anderhalf jaar representatief is. Dan jaaropbrengst ca 1.600 m³ (opgave fabrikant = 26.928 kWh) Tegen tarief € 0,55/m³ is € 880,--
Terugverdientijd 32 jaar!
TKD2014
Passieve zonne-energie • grote ramen aan de zuidkant & kleine of geen ramen aan de noordkant • serre, atrium, of balkon met glas ervoor • Eventueel zon-verwarmde lucht hiervandaan gebruiken voor de ventilatie, • opvang van de warmte in de bouwmassa, zoals een warmtebufferende stenen muur waar de zon op schijnt, • maatregelen om het zonlicht ver het gebouw in te leiden zoals een vide, een patio, spiegels of lichtkokers. Hierdoor is geen elektrisch licht nodig. • slimme indeling waardoor verblijfsruimten aan de zonnekant komen en b.v. toiletten aan de noordkant,
TKD2014
Passieve zonne-energie • Rekening houden met de zonnestand in zomer & winter: de ramen aan de zuidkant zodanig afschermen met zonneschermen of bladverliezende bomen/struiken, zodat de lage zon er in de winter (onder)doorschijnt en de hoge zon in de zomer wordt tegengehouden.
• goed isolerend glas, bijvoorbeeld drie- of vierdubbel glas en/of glas met speciale coating. • gebruik van passieve zonne-energie wordt aanzienlijk vereenvoudigd wanneer straten oost-west lopen en dus alle gebouwen over een zuidgevel beschikken. TKD2014
Zonne-energie Samenvatting
• Directe zonne-energie • Indirecte zonne-energie
• Passieve zonne-energie
TKD2014
Vragen?
TKD2014
Technische Kennis Dag 2014
Bedankt voor uw aandacht
