De klassieke elektrische boiler is meestal de grootste elektrische energieverbruiker in het huishouden. Hij haalt zijn energie voor warmwaterbereiding uit het elektriciteitsnet. Afhankelijk van de warmwaterbehoefte kan de hoeveelheid energie per gebruiker verschillen. Gewoonlijk is ongeveer 3,5 kWh stroom per dag nodig. Dit komt overeen met ongeveer 55 liter warm water per dag of 1.277 kWh stroom per jaar. Bij gemiddelde stroomprijzen van 0,31 €/kWh bedragen de jaarlijkse kosten voor warmwaterproductie 396,02 €.

De fotovoltaïsche boiler haalt zijn energie voor warmwaterproductie primair uit de kracht van de zon. De direct op de boiler aangesloten fotovoltaïsche modules produceren stroom, die in de boiler via een verwarmingselement wordt omgezet in warm water.

Als bijvoorbeeld drie standaard fotovoltaïsche modules van elk 430 Wp maximale capaciteit (1,29 kWp totale fotovoltaïsche capaciteit) op een boiler zijn aangesloten, produceren deze op een gemiddelde dag met wisselend weer ongeveer 0,7 kWh energie per uur. Na 5 uur hebben de fotovoltaïsche modules 3,5 kWh stroom geproduceerd (5x 0,7 kWh). De totale stroombehoefte van de boiler is daarmee voor die dag gedekt. U hoeft geen stroom van het elektriciteitsnet af te nemen en u heeft uw stroomkosten voor warmwaterbereiding op die dag met 100% verlaagd.
Omdat de zon niet elke dag van het jaar schijnt, moet het water op bijvoorbeeld sterk bewolkte dagen worden naverwarmd. Dit kan via het elektriciteitsnet of bijvoorbeeld via een bestaande gas-, olie- of pelletverwarming.

Ervaring en simulaties tonen aan dat afhankelijk van het gebruikersgedrag de energiekosten voor warmwaterbereiding met de fotovoltaïsche boiler met ongeveer 75% worden verlaagd. Met andere woorden: gedurende het jaar wordt ongeveer 75% van de benodigde energie gratis geleverd door de fotovoltaïsche modules. Volgens het eerder berekende voorbeeld bedragen de financiële besparingen van een fotovoltaïsche boiler ten opzichte van een klassieke elektrische boiler ongeveer 301 € per jaar.

Kostenberekening
Hieronder wordt een rendementsberekening gemaakt om de terugverdientijd in jaren en het jaarlijkse rendement te bepalen.

Kosten fotovoltaïsche hybride boiler: 699 €
Kosten 3x fotovoltaïsche modules van 430 Wp: 330 €
Kosten kabel: 50 €
Kosten onderconstructie: 120 €
Totale kosten: 1.199 €
Besparingen per jaar: 301 €
Terugverdientijd: 3,99 jaar

Terugverdientijd = Investering / Besparingen = 1.199 € / 301 € = 3,99 jaar

Opbrengst = Besparingen * 100 / Investering = 301 € * 100 / 1.199 € = 25,1 %

De terugverdientijd bedraagt in dit voorbeeld 3,99 jaar. Na deze periode heeft u uw initiële investering terugverdiend en kunt u vanaf dat moment gratis warm water gebruiken. De opbrengst op uw geïnvesteerd kapitaal bedraagt 25,1 %!

In de naaststaande grafiek wordt weergegeven hoe vaak de fotovoltaïsche hybride boiler automatisch via het elektriciteitsnet moet bijverwarmen om het water bij een hoge warmwaterbehoefte en tegelijkertijd relatief slecht weer extra op te warmen.

Op bijzonder zonnige dagen, wanneer de boiler bijvoorbeeld al 's middags volledig is opgewarmd, kunt u overtollige stroom met het fothermo omschakelapparaat in combinatie met een Micro PV-omvormer direct in uw thuisnet terugleveren.

In het eerder getoonde voorbeeld was de boiler na enkele uren zonneschijn volledig opgewarmd. Ook was in de grafiek te zien dat relatief veel fotovoltaïsche stroom in het zomerhalfjaar niet kon worden gebruikt. Met de elektrische teruglevering via het fothermo omschakelapparaat kunt u de opgewekte fotovoltaïsche stroom van de rest van de dag met tot 800 W in uw huisnet terugleveren. Per jaar zou u in dit voorbeeld uw stroomkosten nog eens met ongeveer 104 € verlagen.

Als u nog meer stroomkosten wilt verlagen, kunt u in plaats van drie fotovoltaïsche modules vier fotovoltaïsche modules gebruiken. Daarmee heeft u het voordeel dat ook op sterk bewolkte dagen het warm water betrouwbaar wordt opgewarmd en dat u in totaal meer overtollige stroom in uw huisnet kunt terugleveren. De economische beoordeling ziet er dan als volgt uit:

Kosten fotovoltaïsche hybride boiler: 699 €
Kosten 4x fotovoltaïsche modules à 430 Wp: 440 €
Kosten kabels: 70 €
Kosten onderconstructie: 160 €
Kosten omschakelapparaat 169€
Kosten Micro PV-omvormer 149 €
Totale kosten: 1.687 €

Besparingen per jaar - Boiler: 323 €
Besparingen per jaar - teruglevering: 104 €
Totale besparingen: 427 €
Terugverdientijd: 3,95 jaar

Terugverdientijd = Investering / Besparingen = 1.687 € / 426 € = 3,95 jaar

In dit voorbeeld met teruglevering aan een Micro PV-omvormer bespaart u elk jaar 427 € aan stroomkosten. Dat is per jaar 126 € meer dan in het eerste voorbeeld bij het exclusief gebruik van de fotovoltaïsche boiler. Na ongeveer 4 jaar is uw oorspronkelijke investering terugverdiend en kunt u uw zelf opgewekte gratis warm water en stroom gebruiken. Het rendement op uw geïnvesteerd kapitaal bedraagt 25,3%. Bovendien bespaart u ook ongeveer 590 kg CO2, vergeleken met stroom uit de Duitse stroommix (2022).

Rendement = Besparingen * 100 / Investering = 426 € * 100 / 1.687 € = 25,3 %

In de grafiek hiernaast wordt de in het eigen elektriciteitsnet geïnjecteerde en verbruikte energie (groen) gedurende het jaar weergegeven. Daarbij moet worden opgemerkt dat eerst altijd de fotovoltaïsche boiler van energie wordt voorzien en dat alleen de overschotten via een 800 W micro PV-omvormer in het elektriciteitsnet worden geïnjecteerd.

Vooral in het zomerseizoen zijn er fotovoltaïsche overschotten die direct in het eigen huisnet kunnen worden verbruikt. Omdat de fotovoltaïsche opbrengst in de wintermaanden aanzienlijk lager is, is er in die periode nauwelijks sprake van overschot-injectie.

In de naaststaande grafiek is duidelijk te zien dat door de overdimensionering van de fotovoltaïsche modules in het zomerhalfjaar nauwelijks energie voor de naverwarming (blauw) van het water hoeft te worden gebruikt. De fotovoltaïsche modules dekken bijna volledig de warmwaterbehoefte. In dit concrete voorbeeld wordt 81 % van de jaarlijkse warmwaterbehoefte fotovoltaïsch gedekt. Dit komt overeen met ongeveer 16.200 liter 65 graden warm water.