Tussen november en februari blijft een thermische zonnepaneel de energie van de zon opvangen om warmte te produceren. De vraag is niet of het in de winter werkt, maar om de rendementskloof met de meest gunstige maanden te meten en de technische hefboompunten te identificeren die deze kloof kunnen verkleinen. Verschillende parameters, vaak verwaarloosd, beïnvloeden rechtstreeks de hoeveelheid herbruikbare warmte door de warmteoverdrachtsvloeistof tijdens het koude seizoen.
Technische factoren die de thermische zonneproductie in de winter verminderen
De daling van het winterrendement kan niet door één enkele factor worden verklaard. Meerdere elementen werken gelijktijdig, en hun respectieve gewicht varieert afhankelijk van de geografische locatie, het type collector en de staat van de installatie.
| Factor | Mechanisme | Impact op het rendement |
|---|---|---|
| Verminderde zonneschijnduur | Kortere dagen, minder uren van opname | Directe afname van het volume geproduceerde warmte |
| Laag zonshoek | Schuine stralen, lagere energie per m² | Minder efficiënte opname als de helling niet is aangepast |
| Verhoogde bewolking | Frequent bewolking | Vermindering van directe straling, alleen opname van diffuse straling |
| Warmteverliezen van het circuit | Grote temperatuurverschillen tussen collector en buitenlucht | Warmteverlies via leidingen en de opslagtank |
| Sneeuw of ijs op de collectoren | Deeltijdelijke of totale obstructie van het glazen oppervlak | Geen productie zolang het oppervlak niet is vrijgemaakt |
Deze tabel toont aan dat de zonneschijnduur en de zonshoek de twee structurele parameters zijn. De drie andere daarentegen zijn gerelateerd aan het onderhoud of de afstelling van de installatie. Het is op deze laatste dat een winteroptimalisatie de meest tastbare effecten heeft.
Het analyseren van het rendement van een thermisch zonnepaneel in de winter vereist dat we deze structurele oorzaken onderscheiden van corrigeerbare oorzaken, anders beschouwen we de seizoensgebonden daling als een noodlot.
Warmteoverdrachtscircuit en antivriesvloeistof: de afstelling die de meeste installaties verwaarlozen
De warmteoverdrachtsvloeistof (meestal een mengsel van water en glycol) is de warmteoverdrager tussen de collectoren en de opslagtank. In de winter wordt zijn rol cruciaal om twee tegengestelde redenen: hij moet het circuit beschermen tegen bevriezing terwijl hij een goede thermische overdracht behoudt.
Glycolconcentratie en viscositeit
Een overdosering van glycol verslechtert de warmteoverdracht in het circuit. Het mengsel wordt viskeuzer, circuleert minder goed en draagt minder energie over naar de tank. De concentratie moet overeenkomen met de voorschriften van de fabrikant en het werkelijke bevriezingsrisico van de locatie, niet met een arbitraire veiligheidsmarge.
Voor de winter is het controleren van de druk van het circuit en de staat van de vloeistof essentieel om een lek, de aanwezigheid van lucht of een chemische afbraak van de glycol te detecteren. Deze afwijkingen veroorzaken een meetbare daling van het rendement zonder zichtbare tekenen op de collectoren zelf.
Druk en ontluchting van het circuit
Een onvoldoende druk duidt vaak op een langzame lekkage of een vulfout. De lucht die in het circuit is opgesloten, creëert zakken die de circulatie van de vloeistof blokkeren. Ontluchten maakt deel uit van de onderhoudsoperaties die vóór het koude seizoen moeten worden uitgevoerd, en het effect op de productie kan verbazen door de omvang ervan.
Afstelling van de bijverwarming en zonneprioriteit: een veelvoorkomend conflict
De meeste thermische zonne-installaties zijn gekoppeld aan een bijverwarming (ketel, elektrische weerstand, warmtepomp). Deze koppeling vormt een regelingsprobleem in de winter: als de bijverwarming de tank te vroeg verwarmt, vermindert dit de zonne-opslagcapaciteit.
Het mechanisme is eenvoudig. De buffer tank heeft een beperkte capaciteit. Als de bijverwarming deze ‘s ochtends verwarmt om aan een onmiddellijke behoefte te voldoen, bereikt de tank zijn ingestelde temperatuur voordat de zonnepanelen hun piekproductie van warmte in het midden van de dag bereiken. De zonne-energie heeft dan geen beschikbare opslagcapaciteit meer.
- Plan de bijverwarming aan het einde van de dag of ‘s avonds, om de prioriteit aan de zon te geven tijdens de zonneschijnuren
- Verlaag de ingestelde temperatuur van de bijverwarming met een paar graden om een opslagmarge te creëren
- Controleer of de temperatuursonde van de tank correct is geplaatst: een verkeerd geplaatste sonde kan de bijverwarming voortijdig activeren
Deze afstelling kost niets en vereist geen ingreep op de collectoren. Het beïnvloedt alleen de regelingslogica van het systeem.
Isolatie van leidingen en helling van de collectoren: twee complementaire hefboompunten
Het temperatuurverschil tussen de warme vloeistof die uit de collectoren komt en de winterse buitenlucht versterkt de warmteverliezen via de leidingen. Een verslechterde isolatie op enkele meters buitenleiding kan een aanzienlijk deel van de opgevangen warmte dissiperen.
De isolerende omhulsels die aan de elementen zijn blootgesteld, verouderen na verloop van tijd (UV, vocht, knaagdieren). Visuele inspectie van de leidingen tussen de collectoren en de tank maakt deel uit van de pre-wintercontrole, net als de controle van de vloeistof.
Pas de helling aan voor de lage winterzon
In de winter staat de zon laag aan de horizon. Een collector die is gekanteld voor een gemiddelde jaarlijkse prestatie (rond de breedtegraad van de locatie) vangt de schuine stralen van december of januari niet optimaal op. De helling met een paar graden verhogen in de winter verbetert de opname wanneer het systeem dit toelaat.
Sommige installaties hebben verstelbare steunen. Voor vaste daken is de helling een compromis dat bij de installatie is vastgesteld. In dit geval gaat de optimalisatie meer via de andere hefboompunten (vloeistof, regeling, isolatie).
Seizoensgebonden schaduw en onderhoud van het glazen oppervlak
Een loofboom die de collectoren in de zomer niet hindert, kan in de winter schaduw op het glazen oppervlak werpen, wanneer de zon lager staat. Deze seizoensgebonden obstructie is gemakkelijk te herkennen maar zelden voorzien tijdens de installatie.
- Observeer de schaduwen op de collectoren tussen 10.00 en 14.00 uur in de winterperiode
- Snoei de takken die de directe straling blokkeren
- Verwijder sneeuw van de collectoren zodra de laag voldoende is om het licht te blokkeren, met behulp van een niet-schurend gereedschap
- Reinig het glas van de collectoren om afzettingen (bladeren, stof, mos) te verwijderen die de lichttransmissie verminderen
Deze onderhoudsacties vereisen geen bijzondere technische vaardigheden. Ze vallen onder het reguliere onderhoud, maar hun cumulatieve impact op de winterproductie wordt vaak onderschat.
Het rendement van een thermisch zonnepaneel in de winter hangt minder af van het weer dan van de werkelijke staat van het warmteoverdrachtscircuit, de afstelling van de regeling en de isolatie van de leidingen. De structurele oorzaken (verminderde zonneschijn, lage zonshoek) veranderen niet. De corrigeerbare oorzaken daarentegen vertegenwoordigen de concrete speelruimte om een nuttige warmteproductie tussen november en februari te behouden.
