Issu ibzeb

PDT-instructieboek IBzeb

PDT-instructieboek IBzeb

Zonne-energie Basis

Platform Duurzame Technologie www.duurzame-technologie.nl

IBzeb Omslag.indd 1

17-2-2015 11:08:58

Zonne-energie Basis Dit is een uitgave van het platform Duurzame Technologie (PDT). Het PDT draagt zorg voor het samenbrengen van de mogelijkheden voor scholing van duurzame technieken voor de technische installatiebranche.

De organisaties achter het PDT zijn OTIB, ISSO, Uneto-VNI, TVVL en NL-Ingenieurs.

Het PDT-instructiemateriaal betonactivering bestaat uit twee delen: – Zonne-energie: Basis - IBzeb – Zonne-energie: Duurzame daken - IBzedd Dit instructieboek is tot stand gekomen door financiering van OTIB.

‘Duurzame Technologie’ hét platform tot scholing voor de technische installatiebranche.

Meer informatie op www.duurzame-technologie.nl De beheerder van deze leerlijn is:

Eerste druk, december 2014.

ISBN: 978-90-5044-271-8 Aansprakelijkheid De samenstellers van deze publicatie hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verzamelen, samenstellen en verwerken van de gegevens in deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en het PDT sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens.

Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar worden gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enig andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van het bestuur van het platform Duurzame Technologie.

IBzeb Omslag.indd 2

17-2-2015 11:08:58

PDT-instructieboek IBzeb

Zonne-energie Basiscursus

Datum: Januari 2015 Dit instructieboek is tot stand gekomen door financiering van OTIB.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 PDT-instructieboek IBzeb

Inhoudsopgave 1

Zonnewarmtesystemen ..................................................................................... 5 1.1 Inleiding ......................................................................................................... 5 1.2 Eenheden van energie .................................................................................. 6 1.3 Toepassingen van zonne-energie ................................................................. 7 1.3.1 Thermische zonne-energie ................................................................... 8 1.3.2 Fotovoltaïsche zonne-energie............................................................... 9 1.4 Wat is een zonneboiler? ................................................................................ 9 1.5 Zonne-aanbod in Nederland........................................................................ 10 1.6 Onderdelen van een zonneboiler ................................................................ 11 1.6.1 Collector .............................................................................................. 12 1.6.2 Voorraadvat ........................................................................................ 16 1.6.3 Pomp .................................................................................................. 17 1.6.4 Regelsysteem ..................................................................................... 17 1.6.5 Naverwarming ..................................................................................... 17 1.7 Soorten zonneboilers .................................................................................. 21 1.7.1 Met afzonderlijk voorraadvat, circulatiepomp en glycolvulling ............ 21 1.7.2 Met afzonderlijk voorraadvat, circulatiepomp en terugloopsysteem ... 22 1.7.3 Met afzonderlijk voorraadvat, natuurlijke stroming en glycolvulling .... 23 1.7.4 Met ingebouwd voorraadvat................................................................ 24 1.7.5 Vacuüm collectoren ............................................................................ 24 1.8 Oriëntatie van de collector ........................................................................... 27 1.9 Dimensionering van een zonneboiler .......................................................... 30 1.9.1 Dimensionering ................................................................................... 30 1.9.2 Opbrengst ........................................................................................... 30 1.10 Plaatsen van een zonneboiler ................................................................ 31 1.11 Onderhoud van een zonneboiler ............................................................ 34 1.12 Zwembadcollectoren .............................................................................. 34

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3 PDT-instructieboek IBzeb

2

Zonnestroomsystemen ................................................................................... 39 2.1 Inleiding ....................................................................................................... 39 2.2 De plussen en minnen van zonnestroomsystemen ..................................... 40 2.2.1 Plussen ............................................................................................... 40 2.2.2 Minnen ................................................................................................ 43 2.3 De componenten van een PV-systeem ....................................................... 46 2.3.1 Zonnepanelen of elementen ............................................................... 48 2.3.2 Materiaal zonnecellen ......................................................................... 49 2.3.3 Afwerking zonnepanelen..................................................................... 51 2.3.4 Opbrengst zonnepanelen.................................................................... 51 2.3.5 Omvormers ......................................................................................... 52 2.4 Verliesfactoren van PV-systemen ............................................................... 53 2.4.1 De plaatsingsverliezen ........................................................................ 54 2.4.2 Instralingsverliezen ............................................................................. 55 2.4.3 De paneelverliezen ............................................................................. 56 2.4.4 Inverterverliezen ................................................................................. 56 2.4.5 Kabelverliezen .................................................................................... 56 2.4.6 De temperatuurverliezen..................................................................... 57 2.4.7 Beschaduwing .................................................................................... 57 2.4.8 Ontwerprichtlijnen in het kort .............................................................. 59 2.4.9 Plaatsing van de omvormer ................................................................ 60 2.5 Bouwkundige en elektrotechnische normen ................................................ 61 2.5.1 Bouwkundige normen ......................................................................... 61 2.5.2 Installatie ............................................................................................. 63

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 PDT-instructieboek IBzeb

1 Zonnewarmtesystemen Warm water is voor ons vanzelfsprekend en onmisbaar geworden in de douche, het bad, het zwembad of voor de vaat. Maar meer en meer wordt duidelijk dat onze klassieke manier van warmwaterproductie en verwarming milieuproblemen en zelfs klimaatsverandering veroorzaakt.

Gelukkig hebben we nog de zon als onuitputtelijke, zuivere energiebron, en zelfs in het Nederlandse klimaat schijnt ze genoeg om er warm water mee te maken – ook als ze niet aan een blauwe hemel straalt.

Dat zo ’n warmwatersysteem met zonne-energie goed werkt, bewijzen enkele honderden thermische zonne-energiesystemen die al jaren functioneren. Dat is het resultaat van veel zoeken, bouwen en verbeteren: de ervaringen van enkele tientallen jaren hebben nu degelijke en betrouwbare zonne-energiesystemen voor warmwaterproductie opgeleverd.

1.1

Inleiding

Tot ver in de 19e eeuw was hout de belangrijkste brandstof en werd een groot deel van de energie geleverd door mensen, dieren, water en wind. Tot vandaag is de energiebehoefte steeds blijven stijgen en zijn we zeer sterk afhankelijk van fossiele en nucleaire brandstoffen. De energieproductie met deze grondstoffen zorgt voor problemen Problemen  Fossiele en nucleaire brandstoffen zijn beperkt voorradig. En terwijl de voorraad snel slinkt, neemt de vraag steeds toe. De wereldbevolking groeit en het energiegebruik per hoofd stijgt. Daaruit volgen vooral economische problemen en problemen rond de veiligheid van de wereldbevolking. IEA (International Energy Agency) voorspelt dat het energieverbruik tussen 1995 en 2020 met 65% zal stijgen en daarnaast zal ook de CO2-uitstoot met 70% stijgen (als de huidige trend aanhoudt). 

Reststoffen uit de energiesector hebben een zware impact op het leefmilieu.

Hierbij denken we aan: o het broeikaseffect veroorzaakt door o.a. koolstofdioxide; o giftige gassen als koolstofmonoxide, stikstofoxides, …; o verzurende gassen: stikstofoxides, zwaveldioxide, …; o transport, verwerking en berging van nucleair materiaal.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5 PDT-instructieboek IBzeb

Oplossingen Om deze wereldomvattende problemen niet tot onbeheersbare omvang te laten uitgroeien, moet er zeer dringend aan oplossingen gewerkt worden .

Energiebehoefte en energieopwekking op een duurzame wijze op elkaar afstemmen, vergt een dubbele aanpak: 



REG: rationeel energie gebruik, d.w.z. spaarzaam omgaan met energie zonder comfortverlies. Dikwijls zijn rendabele maatregelen onvoldoende gekend of maakt de zeer lage energieprijs talrijke technische mogelijkheden onaantrekkelijk.

Hernieuwbare energie: zon, wind, water en biomassa kunnen ook in ons land aangewend worden om energie op te wekken voor het huishouden, voor industrie en transport.

Troeven van hernieuwbare energie Duurzame ontwikkeling wil aan de behoeften van vandaag voldoen, zonder die van de toekomst in het gedrang te brengen. Hernieuwbare energie is daar een onderdeel van. Er zijn behalve milieu- nog andere voordelen: 1. De meeste technieken voor hernieuwbare energie zijn milieuvriendelijk en duurzaam. Ze zijn vrijwel onuitputtelijk, vragen relatief weinig energie voor fabricage en onderhoud en zijn zuinig in het gebruik van grondstoffen.

Gedurende hun hele levenscyclus - van bouw over gebruik tot afbraak – veroorzaken zij een zeer lage uitstoot van schadelijke stoffen.

2. Diversificatie van energievoorziening.

Een systeem dat zich te eenzijdig richt op slechts enkele energiebronnen die geconcentreerd zijn in een klein deel van de wereld, kan tot spanningen leiden.

3. Werkgelegenheid.

Studies tonen aan dat hernieuwbare energie een positief effect heeft op de werkgelegenheid. Nederland heeft zeer grote exportkansen, maar dan moet ook de thuismarkt worden ontwikkeld.

1.2

Eenheden van energie

Energie Energie bestaat onder vele vormen. De meest gekende zijn:  

mechanische energie of arbeid (vb. bewegingsenergie, …); thermische energie of warmte (vb. verwarmen, drogen, …).

Eenheid: Joule (J) J = N x m (Newton x meter) 1 MJ = 1.000.000 J (MJ = MegaJoule)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 PDT-instructieboek IBzeb

Vermogen Vermogen = energie per tijdseenheid Eenheid: Watt (W) W = J/sec 1 kW = 1.000 W (kW = kiloWatt) Afgeleide eenheden van energie 1 kWh (energie) = 1 kW (vermogen) gedurende 1 uur (tijd) (kWh = kiloWattuur) 1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 MJ. Er is ongeveer 1 kWh nodig om een emmer water (10 liter) aan de kook te brengen (10°C = > 100°C).

Bij de verbranding van 1m³ aardgas (type H, Noordzee) komt er theoretisch Hi = 10,3 kWh aan warmte vrij. Bij de verbranding van 1 liter stookolie komt er theoretisch Hi = 11,8 kWh aan warmte vrij.

3 m² zonnecollectoren kunnen ongeveer 1.000 kWh /jaar warmte leveren.

Rekening houdend met een naverwarmingsrendement van 50% (vb. een cv-ketel gekoppeld aan een voorraadvat), kan hiermee respectievelijk 195 m³ gas en 169 liter stookolie per jaar bespaard worden.

1.3

Toepassingen van zonne-energie

Zonlicht kan op verschillende wijzen in bruikbare energie omgezet worden. We kunnen een duidelijke onderverdeling maken tussen het opwekken van warmte en van elektriciteit.

Afb. 1.1

Pleiade-woning, een lage energiewoning met grote glasoppervlakte aan de zuidkant.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 PDT-instructieboek IBzeb