De klassieke elektrische boiler is doorgaans de grootste verbruiker van elektrische energie in het huishouden. De energie voor de warmwaterbereiding haalt hij uit het elektriciteitsnet. Afhankelijk van de warmwaterbehoefte kan de hoeveelheid energie variëren afhankelijk van de gebruiker. Normaal gesproken is er ongeveer 3,5 kWh elektriciteit per dag nodig. Dit komt overeen met ongeveer 55 liter warm water per dag of 1.277 kWh elektriciteit per jaar. Met gemiddelde elektriciteitsprijzen van € 0,31/kWh bedragen de jaarlijkse productiekosten voor warm water € 396,02.

De fotovoltaïsche boiler haalt zijn energie voor de productie van warm water voornamelijk uit de kracht van de zon. De fotovoltaïsche modules die rechtstreeks op de ketel zijn aangesloten, wekken elektriciteit op, die via een verwarmingselement in de ketel wordt omgezet in warm water.

Als bijvoorbeeld drie standaard fotovoltaïsche modules, elk met een maximaal vermogen van 430 Wp (1,29 kWp totaal fotovoltaïsch vermogen), op een ketel worden aangesloten, zullen ze op een gemiddelde dag bij wisselend weer ongeveer 0,7 kWh energie per uur opwekken. Na 5 uur hebben de fotovoltaïsche modules 3,5 kWh elektriciteit geproduceerd (5x 0,7 kWh). De volledige elektriciteitsbehoefte van de ketel is voor die dag gedekt. U hoeft geen elektriciteit van het net af te nemen en u heeft die dag uw elektriciteitskosten voor het verwarmen van water met 100% verlaagd.
Omdat de zon niet alle dagen van het jaar schijnt, moet het water bijvoorbeeld op zeer bewolkte dagen worden opgewarmd. Dit kan via het elektriciteitsnet of bijvoorbeeld via een bestaande gas-, olie- of pelletverwarming.

Uit ervaring en simulaties blijkt dat, afhankelijk van het gebruikersgedrag, de energiekosten voor de 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 bedraagt ​​de financiële besparing van een fotovoltaïsche boiler ten opzichte van de klassieke elektrische boiler ongeveer € 301,- per jaar.

Kostenberekening
Vervolgens wordt een economische efficiëntieberekening uitgevoerd om de terugverdientijd in jaren en het jaarlijkse rendement te bepalen.

Kosten fotovoltaïsche hybride ketel: € 699
Kosten 3x Fotovoltaïsche module a 430 Wp: 330 €
Kosten Kabel: 50 €
Kosten onderbouw: € 120,-
Totale kosten: 1.199 €
Besparingen per jaar: 301 €
Terugverdientijd: 3,99 jaar

Terugverdientijd = investering / besparing = € 1.199 / € 301 = 3,99 jaar

Rendement = besparing * 100 / investering = € 301 * 100 / € 1.199 = 25,1%

De terugverdientijd is in dit voorbeeld 3,99 jaar. Na deze tijd heeft u uw initiële investering bespaard en kunt u nu gebruik maken van gratis warm water. Het rendement op uw belegd vermogen bedraagt ​​25,1%!

De grafiek hiernaast laat zien hoe vaak de fotovoltaïsche hybrideketel automatisch moet opwarmen via het elektriciteitsnet om het water extra te verwarmen als er een grote vraag naar warm water is en tegelijkertijd relatief slecht weer.

Op bijzonder zonnige dagen, bijvoorbeeld wanneer de ketel rond het middaguur al volledig is opgewarmd, kunt u overtollige elektriciteit rechtstreeks aan het elektriciteitsnet in uw woning terugleveren met behulp van het Fothermo-schakelapparaat in combinatie met een Mirkro PV-omvormer.

In bovenstaand voorbeeld was de ketel na enkele uren zonneschijn volledig opgewarmd. In de grafiek was ook te zien dat een relatief grote hoeveelheid fotovoltaïsche elektriciteit in de zomermaanden niet kon worden gebruikt. Met de overtollige stroomtoevoer via het Fothermo-schakelapparaat kunt u de opgewekte fotovoltaïsche elektriciteit voor de rest van de dag met maximaal 800 W aan uw thuisnetwerk terugleveren. In dit voorbeeld verlaagt u uw elektriciteitskosten met ongeveer € 104,- per jaar.

Als u de elektriciteitskosten nog verder wilt verlagen, kunt u vier fotovoltaïsche modules gebruiken in plaats van drie. Dit geeft u het voordeel dat het warme water ook op zeer bewolkte dagen betrouwbaar wordt verwarmd en dat u meer overtollige elektriciteit aan uw thuisnetwerk kunt terugleveren. De economische analyse ziet er dan als volgt uit:

Kosten van fotovoltaïsche hybride ketels: € 699
Kosten 4x Fotovoltaïsche module a 430 Wp: 440 €
Kosten Kabel: 70 €
Kosten onderbouw: € 160,-
Kosten omschakelapparaat 169€
Mirkro PV-omvormer kost € 149
Totale kosten: 1.687 €

Besparing per jaar - Ketel: €323
Besparing per jaar - teveel terugleveren: € 104,-
Totaalbesparingen: 427 €
Terugverdientijd: 3,95 jaar

Terugverdientijd = investering / besparing = € 1.687 / € 426 = 3,95 jaar

In dit voorbeeld bespaart u met overtollige teruglevering aan een micro-PV-omvormer jaarlijks € 427,- aan elektriciteitskosten. Dat is € 126 meer per jaar dan in het eerste voorbeeld bij uitsluitend gebruik van de fotovoltaïsche boiler. Na ongeveer 4 jaar is uw oorspronkelijke investering terugverdiend en kunt u gratis gebruik maken van het warm water en de elektriciteit die u zelf opwekt. Het rendement op uw belegd vermogen bedraagt ​​25,3%. Overigens bespaar je ook zo’n 590 kg CO2, vergeleken met elektriciteit uit de Duitse elektriciteitsmix (2022).

Rendement = besparing * 100 / investering = € 426 * 100 / € 1.687 = 25,3%

De grafiek hiernaast toont de energie die in de loop van het jaar aan het eigen elektriciteitsnet (groen) van het bedrijf is ingevoed en verbruikt. Opgemerkt moet worden dat de fotovoltaïsche ketel altijd eerst van energie wordt voorzien en dat alleen het overschot via een micro-PV-omvormer van 800 W aan het elektriciteitsnet wordt geleverd.

Vooral in de zomermaanden is er een overschot aan fotovoltaïsche energie, dat direct in uw eigen thuisnetwerk kan worden gebruikt. Omdat de fotovoltaïsche opbrengst in de wintermaanden aanzienlijk lager is, is er in deze periode nauwelijks sprake van overvoeding.

In de grafiek hiernaast kun je duidelijk zien dat door de overdimensionering van de fotovoltaïsche modules er in de zomermaanden nauwelijks energie hoeft te worden gebruikt om het water (blauw) op te warmen. De fotovoltaïsche modules dekken vrijwel volledig de warmwaterbehoefte. In dit specifieke voorbeeld wordt 81% van de jaarlijkse behoefte aan warm water gedekt door fotovoltaïsche zonne-energie. Dat is ongeveer 16.200 liter water van 65 graden.