Wanneer u aan zonnepanelen denkt, denkt u doorgaans aan fotovoltaïsche zonne-energie (PV): panelen die bovenop uw dak of in een open ruimte worden geïnstalleerd en zonlicht omzetten in elektriciteit. Zonnepanelen kunnen echter ook thermisch zijn, wat betekent dat ze zonlicht omzetten in warmte in plaats van elektriciteit. Thermodynamische zonnepanelen zijn een type thermisch zonnepaneel, ook wel collector genoemd, dat dramatisch verschilt van traditionele thermische panelen; in plaats van direct zonlicht nodig te hebben, kunnen thermodynamische zonnepanelen ook stroom opwekken uit warmte in de lucht.
Belangrijkste leerpunten
Thermodynamische zonnepanelen kunnen dienen als collector en verdamper in zonne-ondersteunde warmtepompen (SAHP's) met directe expansie
Ze absorberen warmte van zowel zonlicht als de omgevingslucht en hebben doorgaans geen direct zonlicht nodig, hoewel ze in koudere klimaten mogelijk niet zo goed presteren
Er zijn meer tests nodig om te beoordelen hoe goed thermodynamische zonnepanelen werken in koudere klimaten
Hoewel thermodynamische zonnepanelen het populairst zijn in Europa, beginnen sommige in de Verenigde Staten op de markt te komen
Hoe werkt een warmtepomp met zonne-energie?
SAHP's gebruiken thermische energie van de zon en warmtepompen om warmte te produceren. Hoewel u deze systemen op veel verschillende manieren kunt configureren, bevatten ze altijd vijf hoofdcomponenten: collectoren, een verdamper, een compressor, een thermische expansieklep en een warmtewisselaartank.
Wat zijn thermodynamische zonnepanelen? Hoe werken ze?
Thermodynamische zonnepanelen zijn componenten van sommige zonne-ondersteunde warmtepompen (SAHP's) met directe expansie, waar ze dienen als collector en het koude koelmiddel verwarmen. Bij SAHP's met directe expansie dienen ze ook als verdamper: terwijl koelmiddel rechtstreeks door een thermodynamisch zonnepaneel circuleert en warmte absorbeert, verdampt het en verandert het van een vloeistof in een gas. Het gas gaat vervolgens door een compressor waar het onder druk wordt gezet, en uiteindelijk naar een warmtewisselaartank, waar het uw water verwarmt.
In tegenstelling tot fotovoltaïsche zonne-energie of traditionele thermische zonnepanelen hoeven thermodynamische zonnepanelen niet in de volle zon te worden geplaatst. Ze absorberen warmte uit direct zonlicht, maar kunnen ook warmte uit de omgevingslucht halen. Hoewel thermodynamische zonnepanelen technisch gezien als zonnepanelen worden beschouwd, lijken ze in sommige opzichten meer op luchtwarmtepompen. Thermodynamische zonnepanelen kunnen op daken of muren worden gemonteerd, in de volle zon of in de volledige schaduw. Het voorbehoud hier is dat als u in een koud klimaat leeft, ze waarschijnlijk het meest efficiënt zullen werken in de volle zon, omdat de omgevingstemperatuur mogelijk niet warm is. genoeg om aan uw verwarmingsbehoeften te voldoen.
Hoe zit het met warm water op zonne-energie?
Warmwatersystemen op zonne-energie maken gebruik van traditionele collectoren, die ofwel een koelmiddel kunnen verwarmen, zoals thermodynamische zonnepanelen, ofwel rechtstreeks water kunnen verwarmen. Deze collectoren hebben volledig zonlicht nodig en het koelmiddel of water kan passief via de zwaartekracht of actief via een regelpomp door het systeem bewegen. SAHP's zijn efficiënter omdat ze een compressor bevatten, die de warmte in het gasvormige koelmiddel onder druk zet en concentreert, en omdat ze een thermische uitwisselingsklep bevatten, die de snelheid regelt waarmee het koelmiddel door de verdamper stroomt (wat een thermodynamisch zonnepaneel kan zijn). –om de energieopbrengst te maximaliseren.
Hoe goed werken thermodynamische zonnepanelen?
In tegenstelling tot warmwatersystemen op zonne-energie zijn thermodynamische zonnepanelen nog steeds een technologie in ontwikkeling en zijn ze niet zo goed getest. In 2014 voerde een onafhankelijk laboratorium, Narec Distributed Energy, tests uit in Blyth, Verenigd Koninkrijk om de efficiëntie van thermodynamische zonnepanelen te bepalen. Blyth heeft een redelijk gematigd klimaat met hevige regenval en de tests werden uitgevoerd van januari tot juli.
De resultaten toonden aan dat de prestatiecoëfficiënt, of COP, van het thermodynamische SAHP-systeem 2,2 was (als je rekening houdt met het warmteverlies uit de warmtewisselaartank). Warmtepompen worden doorgaans als zeer efficiënt beschouwd als ze een COP van meer dan 3,0 bereiken. Hoewel dit onderzoek echter aantoonde dat thermodynamische zonnepanelen in 2014 niet erg efficiënt waren in een gematigd klimaat, kunnen ze efficiënter werken in warmere klimaten. Bovendien hebben thermodynamische zonnepanelen, naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, waarschijnlijk een nieuw, onafhankelijk testonderzoek nodig.
Hoe de efficiëntie van zonne-energie-ondersteunde warmtepompen te evalueren
Voordat u een SAHP kiest, moet u de prestatiecoëfficiënt (COP) van verschillende systemen vergelijken. COP is een maatstaf voor het rendement van de warmtepomp, gebaseerd op de verhouding tussen de geproduceerde nuttige warmte en de energie-input. Hogere COP's staan gelijk aan efficiëntere SAHP's en lagere bedrijfskosten. Hoewel de hoogste COP die een warmtepomp kan bereiken 4,5 is, worden warmtepompen met een COP boven de 3,0 als zeer efficiënt beschouwd.
Posttijd: 19 juli 2022