Wat is een zonnecollector?

Een zonnecollector is een apparaat dat zonnestraling van de zon opvangt en/of concentreert. Deze apparaten worden voornamelijk gebruikt voor actieve zonneverwarming en maken het verwarmen van water voor persoonlijk gebruik mogelijk. Deze collectoren worden over het algemeen op het dak gemonteerd en moeten zeer stevig zijn omdat ze aan verschillende weersomstandigheden worden blootgesteld.

Het gebruik van deze zonnecollectoren biedt een alternatief voor de traditionele verwarming van water voor huishoudelijk gebruik met een waterverwarmer, waardoor deze kosten kunnen worden verlaagd. Evenals in huishoudelijke omgevingen, kan een groot aantal van deze collectoren worden gecombineerd en worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in thermische zonne-energiecentrales.

In dit artikel vind je antwoord op:
• Werking zonnecollectoren
• Soorten zonnecollectoren
• Kosten zonnecollectoren
• Rendement zonnecollectoren
• Voordelen zonnecollectoren
• Nadelen zonnecollectoren

Werking zonnecollectoren

In toepassingen voor huishoudens is een zonnecollector een onderdeel van een zonneboiler. De zonnecollector is het onderdeel van de zonneboiler die bijvoorbeeld op daken gemonteerd kan worden. De zonnecollector vangt de energie van de zon op en geeft deze door aan bijvoorbeeld water of een andere vloeistof.

Door de energie van de zon te concentreren naar 1 punt in de zonnecollector kan op de punt de opgewekte warmte verzameld worden. Op verschillende manieren kan deze warmte en energie gebruikt worden in verschillende toepassingen, waaronder bijvoorbeeld het verwarmen van water. Het verwarmde water kan vervolgens getransporteerd of opgeslagen worden.

Soorten zonnecollectoren

Er zijn veel verschillende soorten zonnecollectoren, maar ze zijn allemaal gebouwd met hetzelfde uitgangspunt in gedachten. Over het algemeen is er materiaal dat wordt gebruikt om energie van de zon te verzamelen en te concentreren en te gebruiken om water te verwarmen. De eenvoudigste van deze apparaten maakt gebruik van een zwart materiaal dat pijpen omgeeft waar water doorheen stroomt. Het zwarte materiaal absorbeert de zonnestraling zeer goed. Het water welke het materiaal omringt wordt verwarmt.

Zonnecollectors kunnen erg complex worden. Absorberende platen kunnen worden gebruikt als een hoge temperatuurstijging niet nodig is, maar over het algemeen resulteren apparaten die reflecterende materialen gebruiken om zonlicht te focussen, in een grotere temperatuurstijging. Hieronder leggen we enkele soorten zonnecollectoren uit:

Zonnecollectoren voor vlakke platen

Deze collectoren zijn gewoon metalen dozen met een soort transparante beglazing als deksel bovenop een donkergekleurde absorbeerplaat. De zijkanten en onderkant van de collector zijn meestal bedekt met isolatie om warmteverliezen naar andere delen van de collector te minimaliseren. Zonnestraling gaat door het transparante beglazingsmateriaal en raakt de absorbeerplaat. Deze plaat warmt op en draagt de warmte over aan water of lucht die tussen de beglazing en de absorbeerplaat wordt vastgehouden. Soms zijn deze absorbeerplaten geverfd met speciale coatings die zijn ontworpen om warmte beter te absorberen en vast te houden dan traditionele zwarte verf. Deze platen zijn meestal gemaakt van metaal dat een goede geleider is. De meest gebruikte metalen hiervoor zijn koper of aluminium.

Gevaceerde buiscollectoren

Dit type zonnecollector gebruikt een reeks gevaceerde buizen om water te verwarmen voor gebruik. Deze buizen maken gebruik van een vacuüm of gevaceerde ruimte om de energie van de zon op te vangen en tegelijkertijd het warmteverlies naar de omgeving te minimaliseren. Ze hebben een binnenste metalen buis die fungeert als de absorbeerplaat, die is verbonden met een warmtepijp om de door de zon verzamelde warmte naar het water te transporteren.

Deze verwarmde buis is in wezen een leiding waarvan de vloeistofinhoud onder bepaalde druk staat. Bij deze druk bevat het “hete” uiteinde van de pijp kokende vloeistof, terwijl het “koude” uiteinde condenserende damp heeft. Hierdoor kan thermische energie efficiënter van het ene uiteinde van de buis naar het andere worden verplaatst. Zodra de warmte van de zon van het hete uiteinde van de warmtepijp naar het condenserende uiteinde gaat, wordt de thermische energie getransporteerd naar het water dat wordt verwarmd voor gebruik.

Lijnfocus zonnecollector

Deze collectoren, ook wel parabolische troggen genoemd, gebruiken sterk reflecterende materialen om de warmte-energie van zonnestraling te verzamelen en te concentreren. Deze collectoren zijn samengesteld uit parabolisch gevormde reflecterende secties die zijn verbonden in een lange trog. In het midden van deze trog wordt een leiding geplaatst die water transporteert, zodat het zonlicht dat door het reflecterende materiaal wordt opgevangen, op de leiding wordt gebundeld, waardoor de inhoud wordt verwarmd. Dit zijn collectoren met een zeer hoog vermogen en worden daarom over het algemeen gebruikt om stoom te genereren voor thermische zonne-energiecentrales en worden niet gebruikt in particuliere toepassingen. Deze troggen kunnen buitengewoon effectief zijn in het genereren van warmte van de zon, met name die welke kunnen draaien en de zon volgen om maximale zonlichtopvang te garanderen.

Punt focus zonnecollectoren

Deze collectoren zijn grote parabolische schotels die zijn samengesteld uit reflecterend materiaal dat de energie van de zon op een enkel punt concentreert. De warmte van deze collectoren wordt over het algemeen gebruikt voor het aandrijven van motoren. Hoewel ze zeer effectief zijn in het opvangen van zonlicht, moeten ze de zon actief volgen om van enige waarde te zijn. Deze schotels kunnen alleen werken of worden gecombineerd tot een array om nog meer energie van de zon te verzamelen.

Puntcollectoren en soortgelijke apparaten kunnen ook worden gebruikt om zonne-energie te concentreren voor gebruik met geconcentreerde fotovoltaïsche cellen. In dit geval wordt de energie van de zon, in plaats van warmte te produceren, direct omgezet in elektriciteit met hoogrenderende fotovoltaïsche cellen die speciaal zijn ontworpen om geconcentreerde zonne-energie te benutten. Een andere manier van energie opwekken zijn bijvoorbeeld het gebruik van zonnepanelen.

Kosten zonnecollectoren

Voor huishoudens wordt een zonnecollector bijna altijd in combinatie met een zonneboiler geïnstalleerd. En kosten zijn erg afhankelijk van hoe groot de installatie, zonneboiler en zonnecollector is. Hieronder staan enkele indicatieve bedragen die te verwachten zijn bij een zonneboiler, zonnecollector, leidingmateriaal en installatie.

• Een boiler 100 liter en 1 zonnecollector: €1.800,- // €2.800,-
• Een boiler 100 liter en 2 zonnecollectoren: €2.600,- // € 3.600,-
• Een boiler 200 liter en 2 zonnecollectoren: €3.200,- // €4.000,-
• Een boiler 300 liter en 3 zonnecollectoren: €4.600,- // €5.800,-

Let op dat bovenstaande bedragen indicatief zijn en kunnen verschillen afhankelijk van de installateur en merk boiler en zonnecollectoren.

Rendement zonnecollectoren

Het rendement van zonnecollectoren kan heel erg verschillen. Dit is afhankelijk van de plaatsing en of de zonnecollectoren op het Zuiden zijn gericht. Afhankelijk van de ligging en omstandigheden is een terugverdientijd van tussen de 8 en 16 jaar te verwachten.

Het rendement wordt behaald doordat er minder gas of elektriciteit nodig is voor het verwarmen van water. Het verwarmde water kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor de verwarming of tijdens het douchen. Een zonnecollector is een duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen zoals gas.

Voordelen zonnecollectoren

• Gratis warmteopwekking. Na installatie is alles wat de zonnecollectoren opbrengen gratis.
• Nagenoeg geen CO2 uitstuit. De warmte die zonnecollectoren opbrengen zijn CO2 vrij en is voor het milieu een duurzame oplossing.
• Een positief rendement. De levensduur is langer dan de terugverdientijd waardoor zonnecollectoren naar verloop van tijd geld opleveren.
• Bijna altijd toepasbaar op bestaande systemen. Door de werking van zonnecollectoren kunnen deze in veel gevallen geïnstalleerd worden op bestaande systemen.
• Zonnecollectoren werken het hele jaar. De nieuwere systemen werken zelfs door in de winter.

Nadelen zonnecollectoren

• Geen vervanging voor een Cv-ketel. Zonnecollectoren zijn helaas niet in alle periodes in staat om voldoende warmte te genereren, hierdoor zal een CV-ketel moeten blijven bijspringen.
• Zonnecollectoren vragen ruimte. Het installeren van zonnecollectoren gebeurt vaak op een dak. Heb je bijvoorbeeld al zonnepanelen dan kan het zijn dat er niet genoeg ruimte is op het dak.
• Initiële investering. Een zonnecollector, zonneboiler, leidingwerk en installatie vragen om een initiële investering.

Gerelateerde artikelen aan zonnecollectoren

• Hoe werken zonnepanelen
• Opbrengst zonnepanelen
• Wat is de prijs van zonnepanelen
• Wat is groene energie