Solar Freezer

[sathopper]

Soortgelijk systeem gevonden met berekeningen:



https://elkement.wordpress.com/tag/energy/

[Ingir]

Nooit meer een energierekening dankzij een warmtepomp die stroom opwekt...

Waarmee weer bewezen is dat de NOS-redactie geen flauw benul heeft van techniek/wetenschap. Ook de suggestie dat hiermee de opbrengst van zonnepanelen opgeslagen kan worden is niet terecht.

Wat is het dan wel? Het belangrijkste onderdeel van het systeem is de warmtepomp die warmte haalt uit zonneboiler (in de vorm van een grote waterzak). Het is dus elektrische verwarming waarbij een groot deel van de warmte via de zonneboiler geleverd wordt. Geen energierekening is dan ook onzin, hooguit geen gasrekening maar dat lukt me in een PH/ZLEW ook wel met een elektrisch kacheltje.

Verder wordt er verondersteld dat het systeem werkt op de grote hoeveelheid warmte die beschikbaar komt bij het afkoelen in de faseovergang van water naar ijs. Leuk bedacht maar zo'n koude bron is niet interessant voor een warmtepomp. De kracht van het systeem zit in het feit dat de zonneboiler bij relatief lage temperaturen veel dieper in het winterseizoen bruikbaar blijft. Het is daarbij niet eens nodig om een faseovergang te bereiken.

Neem een redelijk geïsoleerde rijtjeswoning (50 kWh/m²a en 120m² verwarmde vloeroppervlakte), die heeft tijdens de koudste winterdagen een warmtebehoefte van 65 kWh per etmaal. Om enkele dagen zonder zon te overbruggen zou zo'n 200 kWh in de 6.000 liter water opgeslagen moeten worden. Een zonnecollector kan in de donkerste maand (december) de buffer opwarmen tot zo'n 35°C en de buffer kan teruggekoeld worden door de warmtepomp tot zo'n 5°C. De buffercapaciteit is dan 209 kWh, voldoende om 3x24 uur zonder zon door te komen. Voorwaarde is wel dat de zonnecollector groot genoeg is om in die paar uurtjes dat de zon wél schijnt de buffer terug op te warmen van 5 naar 35°C.

Die waterzak kost geen drol, het is de zonnecollector die het systeem zeer kostbaar maakt, de kosten daarvan zijn afhankelijk van de energiezuinigheid van de woning, ik schat de kosten op 8-12K. Op de tweede plaats komt de W/W-warmtepomp die al goed is voor 6-8K. Totaal gaat het systeem dan zo'n 14-20K kosten. En niet te vergeten dat die warmtepomp en de circulatiepomp van de zonneboiler stroom verbruiken. Met een COP van 5 zal het stroomverbruik zo'n 1.500 kWh (€300) zijn. Dat is best een mooie score maar gratis is het ook niet.

De levensduurkosten (15jr) bedragen 17K+(15x300)= 21,5K. Vergelijk met een traditionele cv-installatie met condenserende gasketel 5K + (15x500) = 12,5K. Niet echt geweldig dus.

Nog enkele bedenkingen bij het systeem:
- extra belasting bodem 400 kg/m² dus niet te dicht bij fundering op staal leggen
- stilstandsverliezen bij 10°C in kruipruimte A=36,4m², dT=(20-10) R=0,052 Q=36,4x(10/0,052)= 7.000W... het is dus wel zaak om de waterzak enigszins te isoleren.

[deleted]

- stilstandsverliezen bij 10°C in kruipruimte A=36,4m², dT=(20-10) R=0,052 Q=36,4x(10/0,052)= 7.000W... het is dus wel zaak om de waterzak enigszins te isoleren.

Het systeem werkt met een opslag rond de 0°C.
Dan zijn dat 7000W stilstandwinsten zonder isolatie.

Idem voor de extra winsten in de collector.

De vraag is echter wat de warmtepomp voor rendement haalt met water van 0°C ?

G

[Ingir]

- stilstandsverliezen bij 10°C in kruipruimte A=36,4m², dT=(20-10) R=0,052 Q=36,4x(10/0,052)= 7.000W... het is dus wel zaak om de waterzak enigszins te isoleren.

Het systeem werkt met een opslag rond de 0°C.
Dan zijn dat 7000W stilstandwinsten zonder isolatie.

Idem voor de extra winsten in de collector.

De vraag is echter wat de warmtepomp voor rendement haalt met water van 0°C ?

G

Met name vanwege de beperkte COP bij zo'n lage brontemperatuur vermoed ik dat die 0°C niet gehaald wordt. Zoals aangetoond is dat ook niet nodig, in de winter KAN de boilertemperatuur oplopen tot wel 45-50°C, hoe hoger hoe beter, des te zuiniger de warmtepomp.

[deleted]

Met name vanwege de beperkte COP bij zo'n lage brontemperatuur vermoed ik dat die 0°C niet gehaald wordt.

De lage temperatuur wordt gehaald. Vandaar dat het spul Solar Freezer heet.
De vraag is: hoe het gehaald wordt. Met COP 1 kan natuurlijk ook ...

Zoals aangetoond is dat ook niet nodig, in de winter KAN de boilertemperatuur oplopen tot wel 45-50°C, hoe hoger hoe beter, des te zuiniger de warmtepomp.

Dat kan zeker. Maar dan noemt het niet Solar Freezer. Bovendien verschrompelt in een winterse situatie bij deze buffertemperatuur het rendement van de collector.

Het lijken communicerende vaten: in deze opstelling haalt of de warmtepomp een goed rendement, of de collector een goed rendement.
Het is echter wel zo dat een goed collector-rendement cruciaal is. Wat van de zon al niet geoogst wordt, kan zeker niet door de warmtepomp omgezet worden.
Dus er zit toch wel enige logica in de redenering van de "Solar Freezer".

Vraag blijft voor mij nog steeds wat de COP is van een warmtepomp met een buffer van 0°C. (er valt daar 555 kwh te halen zonder temperatuursverval)

G

[Ingir]

Dat kan zeker. Maar dan noemt het niet Solar Freezer. Bovendien verschrompelt in een winterse situatie bij deze buffertemperatuur het rendement van de collector.

Het lijken communicerende vaten: in deze opstelling haalt of de warmtepomp een goed rendement, of de collector een goed rendement.
Het is echter wel zo dat een goed collector-rendement cruciaal is. Wat van de zon al niet geoogst wordt, kan zeker niet door de warmtepomp omgezet worden.
Dus er zit toch wel enige logica in de redenering van de "Solar Freezer".

Vraag blijft voor mij nog steeds wat de COP is van een warmtepomp met een buffer van 0°C. (er valt daar 555 kwh te halen zonder temperatuursverval)

G

Dat de zonneboiler in december 45-50°C kan halen wil niet zeggen dat dit ook nodig is. Zoals ik liet zien is het al voldoende om de buffer op te warmen tot 35°C en 3 zonloze dagen te overbruggen. Ik redeneer dan ook andersom: het rendement van de zonneboiler (=waterzak+collector) moet worden bepaald om tijdens een zonnige decemberdag de boiler op warmen van 5 naar gemiddeld 35°C. Op donkere dagen zal de boilertemperatuur lager zijn en dus ook de COP (hoger stroomverbruik), op zonnige dagen zal de temperatuur hoger zijn dus hogere COP en lager stroomverbruik.

Als er werkelijk gebruik gemaakt zou worden van de extra warmteafgifte rond faseovergang dan had de waterzak veel kleiner kunnen zijn: ca. 2.300 liter in plaats van de 6.000 liter die nu gebruikt wordt. Daarmee zou ook de collector veel kleiner kunnen waardoor de kosten van het systeem niet zou hoog zouden moeten zijn.

In de reportage van 2 Vandaag wordt te veel onzin verteld, zo wijst één van de uitvinders op de condens aan de onderkant van de zak met als verklaring dat de temperatuur daar lager is dan bovenin de waterzak... een temperatuurgelaagdheid in 40cm hoogte zal niet zo veel voorstellen, veel belangrijker is dat er minder ventilatie langs de onderkant van de zak is... Ook wordt het stroomverbruik van de warmtepomp niet genoemd waardoor de valse indruk wordt gewekt dat er geen stroomverbruik is.

De naam Solar Freezer zie ik ook niet als aanwijzing dat de buffer rond 0°C gehouden wordt maar als werking van de buffer die gekoeld wordt met de warmtepomp en verwarmd met de zonnecollector.

"Met zo'n zak onder de vloer moet je het hele jaar zonder gasaansluiting kunnen", aldus Floris Wolters. "De warmte-opslag moet voldoende zijn om in de winter drie weken zonder zon te kunnen overbruggen."

Weinig stroom
Het systeem gebruikt stroom voor de warmtepomp, maar dat is relatief heel weinig. "We hebben een zeer zuinige pomp ontwikkeld en mede daardoor heb je er maar 1500 kilowattuur per jaar voor nodig." Daarmee wordt dan 1600 kuub gas bespaard.

Bron: Trouw

Met deze gegevens kom ik op een COP van 9,6 (=1600x9/1500), dat is zeer onwaarschijnlijk bij temperaturen rond 0°C. Ik wil wel geloven dat rond die temperatuur meer warmte gebufferd kan worden i.v.m. faseovergang maar niet met deze COP. De claim dat met de waterzak 3 weken zonder zon gebufferd kan worden met een jaarverbruik van 1.600 m³ aardgas is helemaal belachelijk. Bij dergelijk warmteverlies (14.400 kWh) moet je denken aan een benodigd vermogen van 6,2 kW@-10°C of 5,2kW@-5°C gemiddeld. Om 3 weken te overbruggen moet ruim 2.600 kWh gebufferd kunnen worden en dat is onmogelijk in een buffer van 6m³ (dT van 293°K).

[deleted]

Als er werkelijk gebruik gemaakt zou worden van de extra warmteafgifte rond faseovergang dan had de waterzak veel kleiner kunnen zijn: ca. 2.300 liter in plaats van de 6.000 liter die nu gebruikt wordt. Daarmee zou ook de collector veel kleiner kunnen waardoor de kosten van het systeem niet zou hoog zouden moeten zijn.

Het gaat om de extra buffercapaciteit, niet om extra warmte-afgifte.
De collectorgrootte wordt primair bepaald door het benodigde vermogen, niet door de buffergrootte.
Bovendien heeft een grotere buffer gemiddeld lagere temperaturen, waardoor het aangevoerde water in de collector gemiddeld lager is en dus het rendement van de collector hoger. Het is dus zeker niet juist te stellen dat met en kleinere buffer ook de collector kleiner genomen kan worden.
Door met water van 0°C te werken is de buffergrootte nauwelijks een kostenfactor. Op deze temperatuur behoeft het geen isolatie en is de buffergrootte op het geheel nauwelijks een meerkost. (Collector blijft idem, warmtepomp blijft idem). Het is wellicht zelfs zo dat de hogere buffertemperatuur voor een forse meerkost zorgt door de isolatie van buffer en leidingen.
De collector zou nog hogere (winter) rendementen kunnen halen door koelvloeistoffen te gebruiken, maar dat maakt de opslag en beveiliging (en vergunningen) weer duurder.

De naam Solar Freezer zie ik ook niet als aanwijzing dat de buffer rond 0°C gehouden wordt maar als werking van de buffer die gekoeld wordt met de warmtepomp en verwarmd met de zonnecollector.

Je kan er natuurlijk zelf een interpretatie aan geven, maar als er zo'n concept langskomt dan is het wel zo handig om er de interpretatie van de uitvinder/verkoper aan te geven. Dat discussieert makkelijker.

In het kort uitgelegd

De Solar Freezer bestaat uit een gecombineerd systeem van zonnecollectoren, een warmtepomp en een flexibele rubberen ‘bufferzak’. De zak, die gemakkelijk past in de kruipruimte van ieder huis, wordt gevuld met tapwater dat wordt verwarmd door de zonnecollectoren. De warmtepomp is gekoppeld aan de bufferzak en onttrekt de warmte aan het water dat hierdoor afkoelt tot het volledig in ijs is omgezet van maximaal -1 graden. Bij dit proces komt zeer veel energie vrij die wordt gebruikt voor de centrale verwarming en de warmwatervoorziening. Restwarmte wordt opgeslagen in een boiler, voor gebruik op een later tijdstip. Het ijs in de waterbuffer wordt telkens opnieuw ontdooid met behulp van de energie uit de zonnecollectoren, waardoor het hele procedé zich kan blijven herhalen.

“Wanneer je ijs maakt van water van nul graden komt daar net zo veel energie bij vrij als wanneer je water afkoelt van 80 graden naar nul graden”.

Gasrekening naar nul

bron: http://www.solarww.nl/innovatie/solar-freezer/

[Ingir]

Mijn inschatting is dat de Freezer op veel hogere temperaturen werkt en dat bij langdurige afwezigheid van zon de temperaturen in de buffer rond het vriespunt kunnen komen waarbij dan een extra buffer beschikbaar komt. De geclaimde COP van 9,5 bij 0°C lijkt mij onzin, de meeste warmtepompen presteren bij die brontemperaturen veel slechter. Ik geloof wel dat die COP 9,5 gehaald kan worden met de genoemde hogere temperaturen terwijl bij een bevroren buffer de COP inzakt tot zo'n 3-4. Gemiddeld zal de COP wel zo rond de 5-7 komen, vergelijkbaar met een gewone W/W-warmtepomp.

En dat is ook gelijk mijn conclusie: het gaat hier om een W/W-warmtepomp met een alternatieve warmtebron (waterzak+zonnecollectoren). De energieprestatie is met een gemiddelde COP over het stookseizoen van ongeveer 6 niet bijzonder. De TVT is volgens de uitvinders 9 jaar, voor een woning met 1.600 m³ gasverbruik (€1.040) komt overeen met 2.400 kWh stroomverbruik@COP6 (€480) is de meerprijs (1.040-480)x9= € 5.040 ten opzichte van een traditionele gasketel... Hierboven was ik uitgegaan van een complete cv-installatie met gasketel voor 5K maar daar heb ik mij vergist want deze warmtepomp-installatie heeft ook een warmteafgiftesysteem nodig. De prijs van de Solar Freezer met een vermogen van 6,2 kW zou dus zo'n € 7.000 bedragen, dat lijkt mij niet mogelijk.

[deleted]

De economische afweging is inderdaad niet bijster interessant. Al was het maar omdat we dan in een neoliberaal schouwspel verzanden waarbij er vele kosten worden doorgeschoven naar de toekomst en verre landen. Ook het rekenmiddel, de euro, is me te corrupt om mee te rekenen ...

Maar energetisch is het wel een interessante denkpiste.
De vraag is in welke mate het stijgend collector-rendement het dalend warmtepomp-rendement compenseert/overstijgt/te kort schiet....
Volgens mij mag je daarom ook over een gecombineerde COP, of systeemrendement van "collector+warmtepomp" spreken.

Is die COP bij een buffertemperatuur van 0°C: 4 of hoger , dan is het interessant om nader te bekijken. Is het lager, dan kan je het gas dat in de elktriciteitscentrale verstookt werd om 1kwh bij je thuis te leveren beter thuis verbranden.
Maar die gegevens/bewijzen zijn natuurlijk door de verkoper aan te dragen. En daar vind ik ondanks alle reclame bitter weinig van.

De geclaimde COP van 9,5 bij 0°C lijkt mij onzin, de meeste warmtepompen presteren bij die brontemperaturen veel slechter.

Lijkt me ook straf.

En dat is ook gelijk mijn conclusie: het gaat hier om een W/W-warmtepomp met een alternatieve warmtebron (waterzak+zonnecollectoren). De energieprestatie is met een gemiddelde COP over het stookseizoen van ongeveer 6 niet bijzonder.

Een cop van 6 zou ik nog niet geloven zonder bewijzen. Een dergelijke cop verwacht ik hooguit van een diepteboring tot aan warme waterlagen.
Toch een heel ander kostenplaatje dan een zak water. (en niet enkel in dat corrupte ruilmiddel , maar ook naar bv milieu-impact, materiaalgebruik, enz)

G

[Ingir]

Ik zie ook milieuwinst omdat geen diepteboring met koelmiddel gemaakt wordt, in het ergste geval heb je een nog nattere kruipruimte. Ondertussen heb ik contact gehad met de broers die toegeven dat het systeem meestal op hogere temperaturen werkt en dat gemiddeld over het stookseizoen een COP van 6 gehaald wordt...

Jonge honden die heel hard kunnen blaffen dus.

[nck]

Vind het in ieder geval heel mooi om te lezen dat mijn "gut-feeling" nog niet zo verkeerd is. Maar nu cijfermatig onderbouwd.
Mooie discussie.

[Ruuben]

Ik zie ook milieuwinst omdat geen diepteboring met koelmiddel gemaakt wordt, in het ergste geval heb je een nog nattere kruipruimte. Ondertussen heb ik contact gehad met de broers die toegeven dat het systeem meestal op hogere temperaturen werkt en dat gemiddeld over het stookseizoen een COP van 6 gehaald wordt...

Jonge honden die heel hard kunnen blaffen dus.

Maar ik hoop toch dat het initiatief aan slaat. We zitten in een energie transitie, we hebben ander denken nodig.

[pelletpower]

Zo zie je maar weer: als je een beetje kunt kletsen, kun je iets inpakken als het nieuwe ei van columbus.
Vergis ik me nu of moet de gewenste faseovergangstemp een graad of 5 boven de gewenste temp in je verwarmingssysteem liggen?
Zo simpel is het, nieuw of oud ei, hier verandert weinig aan.

De vraag is, hoe ga je dit doen? Faseovergangen geven ook problemen met stroming. Een gestold materiaal stroomt niet zo makkelijk. Onderzoeken genoeg op dit gebied, maar makkelijke/goedkope oplossingen laten zich nog niet zien.
In dit opzicht is de keus voor water (prijs) wel begrijpelijk, ten koste van cop van de warmtepomp.

[Ingir]

Maar ik hoop toch dat het initiatief aan slaat. We zitten in een energie transitie, we hebben ander denken nodig.

Dit heeft vrij weinig met energietransitie te maken. Het gaat nog steeds om een ouderwetse warmtepomp met een eveneens ouderwetse COP van gemiddeld 6. Het enige voordeel is dat er geen diepteboring gemaakt hoeft te worden met het risico van lekkage van glycol in de bodem.

Aangezien het systeem met een W/W-warmtepomp werkt hebben we ook hier te maken met hetzelfde toepassingsdilemma: een WP levert het meeste op als de woning zeer veel energie verbruikt maar dan is het efficiënter om de woning energiezuiniger te maken en dan wordt een WP weer te duur voor de kleine warmtevraag.

Tip van de week: deze week staan W/W-warmtepompen bij bosjes op Marktplaats, allemaal uit woonwijk De Teuge in Zutphen. Het WKO-project is daar geheel mislukt en woningen worden daar nu gratis voorzien van gasketels. De 6,5 jaar oude warmtepompen worden soms gratis weggeven...

[Tim]

Mmmm, jonge honden, blaffen, vlotte babbel, etc.

Lees hier alleen maar oude mannen praat.... Niet proberen heeft minimaal hetzelfde resultaat als falen.

Ben blij dat er nog jonge mensen zijn met dergelijke idealen en ze ook uitvoeren!

Tim