Vacuumbuizen en hun toepassing in duurzame dakinstallaties

In de huidige tijden, waarbij duurzame energieopwekking en energiebesparing steeds belangrijker worden, worden innovatieve technologieën zoals vacuumbuizen steeds vaker toegepast in zonnepanelen en thermische zonnecollectors. Deze buizen spelen een cruciale rol in het efficiëntieverbeteren van thermische zonnepanelen, vooral in regio's met uiteenlopende klimatologische omstandigheden. In dit artikel bespreken we de toepassing van vacuumbuizen in duurzame dakinstallaties, met een focus op technische aspecten, installatiepraktijken en energieprestaties, alles gebaseerd op gegevens uit praktijkvoorbeelden in Nederland en internationaal.

Wat zijn vacuumbuizen?

Vacuumbuizen zijn een vorm van zonnecollectors die specifiek zijn ontworpen voor thermische zonne-energieopwekking. Ze bestaan uit een glazen buis met een vacuüm in de ruimte tussen de buiswand en een absorber, waardoor de warmteverliezen minimaal worden. De absorber, die meestal van een metalen plaat gemaakt is, zorgt voor het opvangen van zonnestraling en de omzetting in warmte, die vervolgens wordt gebruikt om water op te warmen.

Een van de voornaamste voordelen van vacuumbuizen is hun hoge thermische efficiëntie, vooral bij lage omgevingstemperaturen. In vergelijking met traditionele platenverwarmers zijn vacuumbuizen vooral geschikt voor regio’s met een koelere klimaat, zoals delen van Nederland en de alpenregio’s in Oostenrijk en Zwitserland. De vacuümconstructie zorgt namelijk voor een minimale warmte-afgifte aan de omgeving, wat leidt tot een betere warmteopbrengst, zelfs bij bewolkt weer of in de wintermaanden.

Toepassing in duurzame dakinstallaties

Vacuumbuizen worden meestal gebruikt in thermische zonnepanelen en kunnen daardoor worden ingezet in combinatie met elektrische zonnepanelen. In Nederland zijn er voorbeelden van bedrijven zoals SolSolutions, die vacuumbuizen van TEC Solar gebruiken in hun installaties. Leon Bruinen, eigenaar van SolSolutions, heeft bijvoorbeeld een installatie gerealiseerd met 480 vacuümbuizen en twee 1000-liter buffervaten, wat een aanzienlijke hoeveelheid warm water kan opwekken voor een woning of bedrijf.

Een ander voorbeeld komt uit Liechtenstein, waar een bedrijf een thermische zonnecollector heeft geïnstalleerd met 18 vacuumbuizen. Deze installatie is aangesloten op de warmtebehoefte van het bedrijfsgebouw en zorgt ervoor dat een groot deel van de verwarmde waterbehoefte uit duurzame zonne-energie komt. Dit type installatie is vooral geschikt voor gebouwen die een grote warmtebehoefte hebben, zoals woningen met een warmwaterinstallatie of bedrijven met hoge sanitair-waterverbruik.

Technische aspecten en installatie

Het installeren van vacuumbuizen vereist zorgvuldige voorbereiding en uitvoering. Aangezien vacuumbuizen gevoelig zijn voor schade bij transport en montage, is het belangrijk dat de installatie door ervaren professionals wordt uitgevoerd. De buizen moeten zorgvuldig worden bevestigd aan de onderliggende constructie, meestal met behulp van een speciale frame of houder, om te voorkomen dat ze onder druk of door buiging beschadigd raken.

In Nederland zijn vacuumbuizen vaak te vinden op dakkapellen of schuren, waar ze kunnen worden geïnstalleerd zonder veel visuele impact op het gebouw. Een voorbeeld hiervan is een installatie in Rätikon, waar een PV-systeem met vacuumbuizen is geïnstalleerd op een schuur met een stalen felsendak. De modules zijn gemonteerd op een lage hellingshoek, wat optimaal is voor het opvangen van zonnestraling in de wintermaanden.

Een belangrijk aspect bij de installatie van vacuumbuizen is ook de aansluiting op het warmwaterreservoir. De buizen moeten worden verbonden met een circulatiesysteem dat zorgt voor het transport van de opgewekte warmte naar het opslagvat. Het circulatiesysteem kan actief of passief werken, afhankelijk van de grootte van de installatie en de verwachtingen rondom de warmteopbrengst.

Voordelen en nadelen

Vacuumbuizen bieden meerdere voordelen ten opzichte van traditionele thermische zonnepanelen. De hoge thermische efficiëntie is het grootste voordeel, wat betekent dat vacuumbuizen zelfs bij lage zonnestraling nog een aanzienlijke hoeveelheid warmte kunnen opwekken. Bovendien zijn vacuumbuizen relatief licht van gewicht en kunnen ze op verschillende daktypen worden geïnstalleerd, inclusief dakkapellen, schuren en platdaken.

Een nadeel van vacuumbuizen is hun hoge aanschafkost. De productiekosten van vacuumbuizen zijn hoger dan die van traditionele platenverwarmers, wat resulteert in een hogere investeringskost. Deze kosten kunnen echter vaak worden terugverdiend door de hoge warmteopbrengst en energiebesparing die vacuumbuizen bieden.

Een ander nadeel is de gevoeligheid van de vacuümconstructie. Als de vacuümconstructie lek raakt of beschadigd wordt, kan de thermische efficiëntie sterk dalen. In dat geval is het noodzakelijk om de buis te vervangen, wat extra kosten met zich meebrengt. Daarom is het belangrijk dat vacuumbuizen goed worden geïnstalleerd en regelmatig worden onderhouden.

Kombinatie met elektrische zonnepanelen

Vacuumbuizen kunnen ook worden gecombineerd met elektrische zonnepanelen om een geïntegreerde duurzame energieoplossing te bieden. In Nederland is er bijvoorbeeld een installatie geweest waarbij 6 elektrische zonnepanelen van 180 Wp zijn geïnstalleerd in combinatie met een thermische collector. Deze installatie is uitgerust met een Steca 500 omvormer en heeft een meter voor het meten van de productie. De combinatie van elektrische en thermische zonnepanelen zorgt ervoor dat zowel elektriciteit als warmte op een duurzame manier worden opgewekt, wat leidt tot een grotere energiebesparing en een hogere retour op investering.

Toekomstige ontwikkelingen

De toepassing van vacuumbuizen in duurzame dakinstallaties blijft zich ontwikkelen. Nieuwe technologieën en verbeterde productieprocessen maken het mogelijk om vacuumbuizen efficiënter en goedkoper te produceren. Daarnaast worden er steeds meer innovatieve oplossingen ontwikkeld voor de integratie van vacuumbuizen in bestaande en nieuwe gebouwen, waaronder slimme regelsystemen en geïntegreerde warmte-opslagsystemen.

In Nederland zijn er initiatieven zoals het SDE 2010 programma, waarin bedrijven zoals SolSolutions subsidies kunnen ontvangen voor het uitvoeren van duurzame energieprojecten. Deze subsidies maken het mogelijk om vacuumbuizen en andere duurzame technologieën te implementeren in woningen en bedrijven, wat leidt tot een snellere overgang naar duurzame energieopwekking.

Conclusie

Vacuumbuizen zijn een veelbelovende technologie voor thermische zonne-energieopwekking. Ze bieden hoge thermische efficiëntie, zijn geschikt voor een breed spectrum van klimatologische omstandigheden en kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande en nieuwe dakinstallaties. In Nederland en internationaal zijn er reeds verschillende voorbeelden van succesvolle toepassingen, zoals installaties in Liechtenstein, Oostenrijk en Zwitserland.

Hoewel vacuumbuizen een hoge aanschafkost hebben, is de langerjarige energiebesparing en duurzame impact aanzienlijk. De combinatie van vacuumbuizen met elektrische zonnepanelen biedt bovendien een geïntegreerde duurzame energieoplossing die zowel elektriciteit als warmte kan opwekken.

Voor de toekomst is het belangrijk om de ontwikkeling van vacuumbuizen voort te zetten en te investeren in innovatieve technologieën en slimme regelsystemen. Hierbij kunnen zowel particulieren als bedrijven profiteren van de voordelen van duurzame energieopwekking.

Bronnen

1. Polder PV - PV-newbees3
2. Polder PV - Ostschweizeo2