PV-boiler / zonnestroomboiler

Een PV-boiler is een elektrische boiler die 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° (optimale situatie) en een PV-boiler van 150 liter.

Te verwachten kWh jaaropbrengst van de PV-panelen:

Totaal geïnstalleerd dus 8 panelen van elk 260 Watt piek
8 panelen x 260 Watt piek = 2080 Watt/piek.

De 'kengetalbepaling’ voor deze opstelling in NL is: 0,9 x totaal Wattpiek, dus 0,9 x 2080 = 1872 kWh jaaropbrengst.

---
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 Δt. (1 liter water weegt ca. 1 kg)
q = 150 kg x 4,19 kJ/kg.K (c van water) x 30 ° (30 is het temperatuurverschil 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 stilstandsverlies. In dit voorbeeld hebben we een goed geïsoleerde boiler (label A) die een verlies kent van 30 Watt. Ofwel 24 uur x 30 watt = 720 watt/u, 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 Δt. (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, is procentueel omgezet naar een volgens statistieken / gemiddelde levering per maand (in de wintermaanden doen deze natuurlijk minder dan in de zomer).

Conclusie met deze set:

Van het benodigde tapwaterv 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 tapwaterverwarming kan worden gestopt. De resterende opbrengst van (1872 - 1221,77) =) 650,23 kWh wordt middels een omvormer aan het net geleverd.

Stel dat we al het 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 energiekosten.

Energiekosten 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 energiekosten gas zijn dus nu € 72,64 en we hebben een opbrengst van elektra van € 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,- per jaar.
Met PV-boiler levert het ons € 76,86 per jaar.
Het nettoresultaat 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, die de boiler al op 55 °C bracht. Als we uitgaan van dezelfde boiler, maar nu met een combiketel, waardoor het water in de PV-boiler alleen voorverwarmd hoeft te worden (wat niet warm is, wordt alsnog tijdens het tappen door de ketel nageverwarmd)
 

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 energiekosten gas zijn dus nu € 44,03 en we hebben een overschot aan opbrengst elektra van € 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,- per jaar. (uit voorbeeld A)
Het nettoresultaat 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 aardgasaansluiting, alleen elektriciteit
•  U heeft, na saldering, jaarlijks nog ‘stroom’ over (in kWh) .
• U wilt per se 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 tapwaterverwarming blijft hier nuttig ca. 8,5 kWh van over (ketelrendement).

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 3x 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 tapwaterverwarming inzetten, dan bespaar je dus 1m³ gas, ofwel € 0,65.

---