Maart 2022

Een duurzame relatie: PVT als bron voor de warmtepomp

Thermische zonne-energie heeft het lange tijd moeten afleggen tegen pv-panelen. Maar sinds enkele jaren is er sprake van een kentering. Met name de toepassing van PVT-panelen in combinatie met een water-waterwarmtepomp staat nadrukkelijk in de belangstelling. De druk om van het gas af te gaan en de stille energie-efficiënte werking geven de configuratie een stevige duw in de rug.

Qsilence, onderdeel van de HRsolar groep, is een van de bedrijven die zich met de Q-booster en Q-panels specifiek op de toepassing van PVT heeft gericht. ‘Het was met name de prijs en de complexe installatietechniek die de toepassing van de PVT-configuratie lange tijd in de weg stond, zegt Jeroen Prinsen van Qsilence. ‘De aandacht in de energietransitie ging voornamelijk uit naar pv. En het hielp ook niet dat er nog geen goed doorontwikkelde concepten op de markt waren. Dat is nu echt anders.’
Een PVT-paneel is feitelijk een pv-paneel met aan de onderkant een warmtewisselaar die als energiebron voor de warmtepomp fungeert. De aluminium lamellen aan de achterzijde vormen een grote warmtewisselaar. Vaak fungeert een lucht-waterwarmtepomp als bron. Vanwege het relatief kleine oppervlak van de warmtewisselaar in dit type warmtepomp, moet een ventilator ervoor zorgen dat er voldoende luchtstroming over de warmtewisselaar gaat. Dit is bij PVT-panelen overbodig, door de natuurlijke luchtstroom over de lamellen. PVT-panelen zijn daardoor muisstil, wat een groot voordeel is ten opzichte van lucht-waterwarmtepompen. En dat voordeel wordt steeds belangrijker nu er strenge geluidseisen voor de buitenunits gelden.
Bij een grondgebonden warmtepomp wordt de energie uit de bodem via een bodemlus naar de warmtepomp geleid, die binnen staat opgesteld. Een PVT-warmtepomp haalt de energie uit de lucht via het PVT-paneel op het dak. Een belangrijk voordeel is natuurlijk dat een PVT-paneel ook elektriciteit opwekt. En in zijn functie als energiebron voor de warmtepomp gaat het paneel langer mee dan een buitenunit van een lucht-waterwarmtepomp. In het PVT-paneel zitten namelijk geen bewegende delen, waardoor onderhoud niet nodig is. En omdat de panelen onder een hoek staan, spoelen ze vanzelf schoon. Zelfs wanneer er sneeuw op blijft liggen, zal de warmte-uitwisseling door kunnen gaan. Belangrijk is wel dat de lucht onder de pv-panelen kan blijven doorstromen over de lamellen.
Maar PVT heeft ook een minpuntje. Ten opzichte van een buitenunit is de prijs hoger, doordat de warmtewisselaar fors groter moet zijn en het systeem robuust uitgevoerd om een lange levensduur te garanderen. Anderzijds, zeggen de aanbieders van PVT-panelen, is de TCO lager omdat er geen onderhoud nodig is aan de buitenunit en de warmtepomp een hogere SCOP behaalt. Uiteraard kan ook een PVT-systeem niet zonder compressor en koudemiddelcircuit. Alleen zijn deze niet opgenomen in een buitenunit, maar in de binnenopstelling.

Qpanel, Qbooster en Qstore

Het concept van het PVT-warmtepompsysteem waarmee leverancier Qsilence sinds een jaar op de markt is, bestaat uit de combinatie van het in eigen beheer ontwikkelde Qpanel met de Qbooster. De Qbooster is een modulerende water-waterwarmtepomp die warmte levert voor laag temperatuur ruimteverwarming en warm tapwater tot 52 °C. Dat water wordt opgeslagen in de Qstore van 200 of 300 liter. Een elektrisch element in deze warmtepompboiler brengt automatisch eenmaal per week het tapwater naar 60 °C om legionellagroei tegen te gaan. ‘De installatie is zo goed als plug & play’, zegt Jeroen Prinsen. ‘Alle appendages van de Qbooster zitten in één behuizing: de driewegklep, de bron en cv-pomp, de bronmixer, en de expansievaten met manometers voor bron en cv-zijdig. De gehele behuizing is niet veel groter dan een flinke cv-ketel en daarom zeker ook geschikt voor de bestaande bouw.’

‘PVT-panelen zijn muisstil’

Als bron voor het systeem worden Qpanels gebruikt. Dat zijn 35 mm dikke panelen met een elektrisch vermogen van 370 Wp, waarachter een thermische warmtewisselaar is gemonteerd. Prinsen: ‘Doordat de warmte voor onze Qbooster zowel uit de lucht als de zon wordt gehaald, behalen we een SCOP van 5,3 voor ruimteverwarming en 3,8 voor warmtapwaterbereiding. Een beduidend betere prestatie in vergelijking met een lucht-waterwarmtepomp en zelfs hoger dan een warmtepomp met bodembron.’
Prinsen rekent voor dat de Qbooster voor elke kW uitgaand warmtepompvermogen twee panelen nodig heeft. ‘Een gemiddelde, goed geïsoleerde rijtjeswoning kan op die manier al met pakweg tien panelen gasloos worden gemaakt. Vanwege de fluctuerende aanvoertemperaturen vanuit de PVT-panelen hebben we de Qbooster modulerend gemaakt. Hij kan terug tot 1,7 kW. Dat zorgt voor een hoger rendement en bovendien voor een langere levensduur van het systeem.’
Met de combinatie van Qpanels en Qbooster-warmtepomp is het ook mogelijk om te koelen, zij het dat het een vorm betreft van actieve koeling (nachtverkoeling). Prinsen: ‘De warme lucht uit de woning wordt dan over de warmtewisselaar van het PVT-paneel geleid. Omdat hier slechts gebruik wordt gemaakt van pompenergie van een paar energiezuinige pompen, is het prijstechnisch een zeer gunstige manier van verkoeling van de woning.’

Los hittepaneel achter pv-paneel

QSilence is zeker niet de enige aanbieder van een dergelijke configuratie. Triple Solar geldt als een belangrijke wegbereider en heeft inmiddels een flink marktaandeel, maar ook Use All Energy valt op tussen de aanbieders. Het bedrijf ontwikkelde het Solar Heat Multi Panel (SHMP). Het is een los hittepaneel dat achter het bestaande pv-paneel of in combinatie met nieuwe pv-panelen kan worden bevestigd. Door de modulaire opbouw, is het hittepaneel geschikt te maken voor nagenoeg elk zonnepaneel. Net als het Qpanel is de SHMP ontwikkeld als bron voor een water-waterwarmtepomp die zowel de ruimteverwarming verzorgt als het warme tapwater bereidt. Het paneel is opgebouwd uit aluminium profielen met kanalen waar monopropyleenglycol doorheen stroomt. ‘We maken gebruik van een zeer efficiënte warmtebuffer, waardoor minder PVT-panelen nodig zijn, ‘vertelt René Siegerink, directeur van Use All Energy. ‘De extra kosten voor de buffer win je terug door de besparing op PVT-panelen. De CV/EL-monteur kan de hele installatie zonder stack of speciale certificaten voor koelgassen uitvoeren.’

‘Een rijtjeswoning kan al met pakweg tien PVT-panelen gasloos worden gemaakt.’

De panelen van Use All Energy worden parallel geschakeld volgens het Tichelmann-systeem in plaats van in serie. Siegerink: ‘Daardoor hebben ze allemaal dezelfde flow en dus ook dezelfde opbrengst. Afregelen is niet nodig en het systeem ontlucht zichzelf. Op het dak is slechts één leiding voor aan- en afvoer aanwezig. Ook wordt het PVT-paneel als extra (passieve) koeling gebruikt in de zomer.’
Waar PVT-panelen over het algemeen door hun flinke gewicht lastig zijn te hanteren, hoef je daar volgen Siegerink bij zijn paneel niet bang voor te zijn. ‘Het gewicht van ons SHMP-paneel van 1.775 x 1.038 x 35mm is met 30,5 kg relatief laag te noemen.’
Use All Energy heeft inmiddels honderden systemen geïnstalleerd, vaak in combinatie met een Nibe-warmtepomp, omdat deze fabrikant als een van de eerste een modulerende warmtepomp had. Hierdoor is de toepassing van een warmtebuffer in principe niet nodig. Use All Energy heeft de productie van de panelen in eigen beheer. De PVT-warmtepompsystemen worden voornamelijk door eigen monteurs geïnstalleerd, maar Siegerink zegt ook steeds vaker te leveren aan installateurs. ‘Omdat de installatie nagenoeg plug&play is, is de montage zowel op het dak als binnen eenvoudig. Zonodig begeleiden wij installateurs bij de eerste keer dat zij de panelen monteren in een project.’

HT-paneel met 1.375 Wp aan vermogen

Een leverancier die een uniek PVT-paneel levert is Solarus. Dit bedrijf heeft namelijk een hoge temperatuur-paneel in het leveringsprogramma: de PowerCollector aH72. Het HT-paneel levert naast een elektrisch vermogen van 380 Wp een thermisch vermogen van 1.375 Wp in de vorm van warm tapwater van 50 tot 70 °C. ‘Met een totaal rendement van 89 procent is er geen enkel ander PVT-paneel in de huidige markt dat dit kan,’ zegt Mark van der Schelling, sales consultant bij Solarus. ‘Vergelijk je het met een standaard elektrisch pv-paneel met gemiddeld 18-20 procent rendement, dan zie je dat je met ons paneel meer dan viermaal zoveel energie opwekt.’
De PowerCollector kan zelfstandig worden toegepast als een zonneboiler, of in combinatie met de bestaande warmtapwaterinstallatie. In combinatie met een warmtepomp zal de warmtepomp in de warme maanden (april tot en met september) geen warm tapwater hoeven te maken. ‘Dat doen onze panelen’, zegt Van der Schelling, die aangeeft dat het HT-PVT paneel van Solarus met name interessant is voor installateurs die bijvoorbeeld hotels, sportverenigingen en scholen als klant hebben. ‘Die gebruiken dagelijks veel warm tapwater. Een mooi voorbeeld van besparing in de hospitality sector is Het Strandhotel in Scheveningen, een hotel met 24 kamers. Daar draait sinds een paar maanden een HT-PVT-installatie van ons. Die bestaat uit twaalf panelen in combinatie met hun bestaande elektrische centrale warmwatervoorziening.’ Daarnaast zijn de panelen volgens hem goed toepasbaar bij WKO-installaties en Warmtenetten. Een voorbeeld daarvan is het Kolenpark, vier appartementencomplexen in Groningen. De PVT-panelen van Solarus genereren zonnewarmte die wordt opgeslagen in de waterhoudende grondlaag (de aquifer). In de winter, wanneer de warmtevraag hoog is, kan de opgeslagen zonnewarmte weer worden onttrokken.

Tekst: Leo Hoekstra
Fotografie: Qsilence, Use all Energy en Solarus