Zonne-energie

Deze week kwam ik een interessant plaatje tegen.

bron: http://energyfuture.wikidot.com/solar-resources

Die pagina staat overigens bol van de kennis over zonne energie.

Het grafiekje geeft mooi weer waar het interessant is om in te investeren voor "gratis" energie. Voor je huis, zomerhuis, flat of gemeenschap. Photo voltaïcs en zonne collectoren dus. Ook al blijkt uit het schema dat de hoogste energie dichheid toch in aardolie zit, voor een klein bedrijf of particulier liggen olie, gas en kolen buiten bereik. Dan heb je het wel over miljoenen watjes per vierkante meter. Hoe dit in vredesnaam te rijmen valt met een tonnetje olie is mij een raadsel maar het komt uit de koppetjes van geleerden, dus OK. Nog interessanter zou zijn om de densiteit te vergelijken tegen de prijs per megawat om een idee te krijgen van: wat verdien ik terug aan mijn geïnvesteerde euro en hoelang duurt het voordat mijn installatie zich heeft terug betaald.

Eco-footprint
Om het plaatje af te maken zou ook de ecologische footprint interessant zijn om weer te geven. Namelijk hoe belastend op het miljeu is het produceren van de collectoren, zonder dit keer rekening te houden met het pay back model. Met andere woorden hoevel gas, kolen, hout of aardolie je de komende 10 jaar dan niet meer hoeft te verbranden gekeken naar de uitstoot aan broeikas gassen. Wat vaak vergeten wordt is het transport van grondstoffen, half fabrikaten en eindproducten. Dus wat is de footprint van de transport middellen om het uiteindelijk bij de consument te krijgen. De kostprijs van al dat moois is duidelijk. Dat is de prijs die je aan de meter of kassa betaald. Als je bedenkt dat we op het terrein van Le Mouton Qui Rit ongeveer 216 vacuum buizen hebben opgesteld en je vraagt je af wat daar de eco footprint van is geweest: kwartsglas, diverse metalen, plastics, verf, cement, pur schuim... transport.
Is zo'n installatie dan nog wel te verantwoorden geweest? Hoe lang moet je, dit in schijnbare tegenspraak met wat ik boven schrijf, de installatie in gebruik hebben om dat allemaal te compenseren. Afgezien nog van het gebruikelijke terugverdien model. Feit blijft dat we nu nog maar de helft stoken van de hoeveelheid hout van de jaren voor 2014. De herfst en lente gebruiken we de openhaard alleen nog als bijverwarming, dat scheelt echt een slok op een borrel. De uitstoot aan afvalgassen, roet en fijnstof is in mijn opinie daarmee teruggedrongen met 50%.


SolarFarm 4.0

De tweede grafiek (voortschrijdend totaal) is die van dit jaar. Het verschil met die van vorig jaar zijn duidelijk zichtbaar. Voornamelijk vanwege de herfst uitbreiding vorig jaar mets iets meer dan 50% van het aantal buizen. De gegevens van 2014 en 2013 zijn nog niet helemaal naar het formaat van 2015 omgewerkt maar de eerste resultaten laten hetzelfde beeld zien: de capaciteits uitbreiding is zichtbaar in de grafieken. In 2014 werd echter alleen nog het winter atelier met een laag temperatuur radiator verwarmd. De ruimte bleef in die winter gemiddeld 18 graden. Dat was wel de beslissende factor om de zonneverwarming aan  te sluiten op de rest van het huis.

Helemaal vergelijkbaar zijn de grafieken dus niet. De extra warmte die afgenomen wordt door het hele huis verlaagd de retour temperatuur van het water mengsel meer dan voorheen. Die (relatief) dan weer meer energie moeten leveren om de zelfde ingaande temperatuur te halen. Ook dat zal zichtbaar zijn in de overzichts grafieken. Zo hobby-en we lekker door.

GNU plot
Het maken van die grafiekjes kostte me een paar dagen pielen, want niet zo heel bekend met het gebruikte prgrammaatje: gnuplot. Gelukkig staat het interwebs vol met hints en de basis was eerder al wel gelegd. Nu kan ik eindelijk zichtbaar maken wat de bandbreedte is waartussen de temperaturen van de collector zich bewegen. Wat ook al lang op het lijstje stond was een jaar overzicht. Bleef nog even over welke vorm van de grafiek het duidelijkst zou zijn. Dat vroeg ik dan aan Fannie, Paul en Wim, mijn vaste vraagbaak over dit soort dingen. Na wat gefröbel met de parameters waren we er wel uit.

Voor de geïnteresseerden is dit het script voor gnuplot

set datafile separator ","
set xrange [1:365]
set xlabel "Day of Year" offset -1,-1,-1
set key left top
set term png truecolor
set grid front lc rgb "#888888"
set style data lines
set style fill solid 0.5 noborder
set output "2015.png"
set title "SolarFarm temperatures in 2015"
set ylabel "Temperature C"
set yrange [-20:120]
set ytics 10

# color picker: http://www.w3schools.com/colors/colors_picker.asp

plot \
     '2015.csv' using 1:2 notitle 'SF Max' with filledcurve below x1 lw 1 lc rgb "#ffd11a", \
     '2015.csv' using 1:2 title 'SF Max' lw 2 lc rgb "#e6b800", \
     '2015.csv' using 1:3 notitle 'SF Min' with filledcurve below x1 lw 1 lc rgb "#b3b3b3", \
     '2015.csv' using 1:3 title 'SF Min' lw 3 lc rgb "#A0A0A0", \
     '2015.csv' using 1:9 title 'Mean Avg' lw 3 lc rgb "#1a1aff"

Gnuplot is overigens open software en eenvoudig te installeren op je computertje. Om te zien wat mogelijk is, zoek maar eens op plaatjes van gnuplot op het webs dan sta je versteld wat je er allemaal mee kunt creëren. Daar heb je dus geen prijzig (MS-Office of zo) pakket meer voor nodig.

Afwerking
Niet mijn sterkste punt overigens, afwerking. Toch zijn er aanwijzingen dat het in dit geval een rol speelt. Wat wel verwacht werd door Wim en mij is dat niet alle energie uit de SolarFarm in de vloerverwarming van het apartement terecht zou komen. Het bleek dat er onderweg van de buizen naar het regelpaneel in huis meer dan normaal aan verlies optrad. Dat kunnen we zien aan de vertrek en aankomst temperatuur. Het verlies is aantoonbaar meer dan met de oude transport buizen. Daarmee was het verlies slechts 4 graden. Bij de huidige buizen bljkt dat soms meer dan 10 graden te zijn en tijdens wat ik dan een soort opwarmfase noem zelfs 15 graden. Dat is niet acceptabel vonden we en gaan de isollatie vóór de komende herfst nog eens over doen (sorry Irene en Fannie voor al jullie harde werk). Ondertussen giet ik daar waar mogelijk isolatie korrels in de pijpen en ben begonnen met overige ongeisoleerde delen in mantels te verpakken. Iedere week een stukje. Dat voor de komende winter.

Overwarmte
Voor de zomer situatie krijgen we te maken met een nieuw fenomeen: over capaciteit. Via nederlanders.fr las ik een tip van een koelleiding onder een zwembad. Dat kon natuurlijk makkelijk vertaald worden naar een koelleiding in de grond. Puur energie vernietiging maar als veiligheidsoplossing wellicht noodzakelijk. Ook al hebben we afgelopen najaar het hele circuit in koper uitgevoerd waardoor de overdruk beveiliging nu feilloos werkt je moet je bewust blijven van veiligheid. Temperaturen gaan met deze nieuwe opstelling veel hoger oplopen.  Bijvoorbeeld gisteren was te temperatuur in het collector circuit dik 76 graden, bij een lentezon dus. Met de zomerzon verwacht ik dat het richting 90 zal gaan. Om stoomvorming in de leiding te voorkomen zal het toevoegen van kooppunt verhogende middeltjes nodig zijn zodat stoomvorming pas ontstaat bij hogere temperaturen. 
Een koelleiding is weer een nieuw experimenteel element in de constructie van de SolarFarm. Kan er weer leuk mee gefröbelt worden. Zo zit ik te denken om door middel van een temperatuur beveiligingsklep het koelcircuit wanneer nodig daarmee open te zetten. Zoiets wat ook op de kachel van de CV gemonteerd is, die gaat open als de temperatuur te hoog wordt en blaast dan stoom af. Dat is soms spectaculair en voor sommige gasten beangstigend als ze de stoom horen sissen en  stoomwolken in de gang zien. Voor zo'n klep heb je geen stroom of of computertje nodig, maar is dan ook weer niet te meten en registreren. Wellicht wel de meest elegante oplossing.  Moet dat idee eens tegen Wim aanhouden. Voor mij is het natuurlijk leuker om dit verhaal te programmeren en deel uit te laten maken van het geheel. Hoewel, elke nieuwe schakel die je aanbrengt in de keten kan en gaat uiteraard storing opleveren.
Goed, over capaciteit. Vorige zomer zijn er temperaturen gemeten tot  130 graden, toen knalden de PER slangen uiteraard, want oververhitte stoom en plastic verdraagt elkaar voor geen meter. De koelleiding is 80 meter van 12mm. Die slang is overgebleven van de constructie van de vloerverwarming. Volgens de specs kan het die temperaturen verdragen. Ik ben benieuwd wat deze truuk gaat doen. Anders toch maar een koeltoren zoals Wim vorig jaar al suggereerde. Een ander alternatief is om delen van de arrays af te gaan dekken. Dat bleek vorig jaar vóór de uitbreiding redelijk te werken. Uiteraard zal het wel weer uitdraaien op een combinatie van de drie methoden: koelen via het zwemwater in de nacht, koelen via de koelleiding overdag en tenslotte afdekken van arrays.

Koeltoren
Mocht het niet baten dan kan er altijd nog een soort koeltoren in elkaar geknutseld worden. Beetje gespit alvast op de webs. De meeste suggesties duiden op een omgekeerde warmte wisselaar. Een konisch toelopend geval lijkt de voorkeur te hebben. Als ik dat zo bekijk: een constructie zoals ze gijsers maken. Binnenin lopen leidingen die tegen de binnenwand gesoldeerd zijn en verwarmd worden door de vlam die in de koker brand. Voor de solarfarm zou je iets dergelijks kunnen maken van de overgebleven leidingen en dat in een conisch torentje in de wei neerzetten. Zoiets zou dan minimaal 3 meter hoog moeten zijn omdat je anders moeilijk een stijgende luchtkolom krijgt. De warmtewisselaar onderin (warme lucht stijgt) en laat maar waaien. Wellicht een experiment waard en qua vormgeving ook.

brom: symgrosys.com

Waar in het plaatje water spooiers staan monteren wij natuurlijk de warmte wisselaar.