Güneş termal su ısıtma mizaç bir şeydir. Su çok ağırdır, donduğunda genleşir ve kaynadığında borularda kireçlenme hasarına neden olabilir. Solar termal sistemler olağanüstü verimlidir ve bazı sistemler onlarca yıldır gayet iyi çalışır, ancak bunların bile düzenli denetime ihtiyacı vardır. Bununla birlikte, bir güneş enerjisi termal sistemi başarısız olduğunda, kendini yok etmeye başlar ve bir süredir, güneş enerjisiyle termal su ısıtmanın, yüzme havuzları gibi çok düşük kaliteli ısı kullanımı dışında geleceğin yolu olmadığı açıktı.
Uzun zamandır, güneş enerjisiyle ısıl teknolojinin su ısıtma için göreceli verimlilik avantajının, elektrikli su ısıtmanın rahatlığından daha fazla olduğu bilgeliği olmuştur. Güneş enerjisinin fit kare başına daha fazla enerji toplama yeteneği, tek başına geleneksel bir elektrikli su ısıtıcısına güç sağlayan bir güneş enerjisi sisteminin hiçbir zaman bir güneş enerjisi termal sistemi ile rekabet etmeyeceği anlamına gelir.
Ancak son zamanlarda, güneş enerjisi (PV) maliyetlerindeki azalmalar ve havadan suya ısı pompası teknolojisinin olgunlaşması yeni bir model sağladı: güneş enerjisi destekli ısı pompası su ısıtması (HPWH). HPWH, konut uygulamaları için daha küçük bir fiyat etiketi ile güneş enerjisine göre daha az dezavantaja sahiptir.
Aşağıdaki bilgiler, verimlilik faktörü (2,5 EF) ve yıllık 1.800 kWh nominal değere sahip bir ısı pompası su ısıtıcısının kullanıldığını ve mevcut kurulum veya sisteme 1 ila 1,3 kW şebeke bağlantılı PV eklendiğini varsaymaktadır. PV en az 1.400 kWh/kW/yıl üretir.
PV Avantajları
Daha düşük ön ödeme maliyeti: Daha düşük maliyetli açık sistemlerin kullanım suyu ısıtması için uygun olmadığının kanıtlanması göz önüne alındığında, güneş enerjisinin kurulu maliyeti, tamamen kapalı bir döngü (glikol veya geri yükleme), iki tanklı (veya depolama artı tanksız) sisteme dayalı olmalıdır. Kurulmuş. Dört kişilik bir aile için tasarlanan böyle bir sistemin ortalama fiyatı, teşvikler öncesi 7.000 ila 10.000 ABD Doları arasındadır. PV ile çalışan ısı pompası su ısıtıcısı, ısı pompası artı işçilik için 1.000 ila 2.000 $ arasında ve ek PV için (mevcut bir şebekeye bağlı sisteme) 3.500 ila 6.000 $ arasında, dolayısıyla teşviklerden önce toplam kurulum maliyeti 5.000 ila 8.500 $ arasında olacaktır. .
Kurulumu daha kolay: Bir su ısıtıcısını başka bir tek tankla değiştirmek ve bir PV sistemine üç ila beş ek modül eklemek, tek bir tankı iki tankla değiştirmekten ve basınç testinden geçirilip doldurulması gereken ağır çatı panellerine ısı transfer sıvısı borulamaktan çok daha kolaydır. yüklemeden sonra. Bu, yükleyici hatası için daha az fırsatla sonuçlanır.
Daha az alan kullanır: Güneş enerjisi sisteminin yedek kaynakla (güneş oranını yaklaşık %60 ile sınırlayan) rekabet etmesini önlemek için iki tank gereklidir: biri yedek diğeri güneş enerjisi için. Tanksız ısıtıcı, ısı akışını çok düşük bir noktaya kadar modüle edebildiği ve aynı zamanda maksimum talebi karşılayabildiği sürece, büyük masraflarla yerden tasarruf etmek mümkündür.
Bakım gerektirmez: Solar termalin Aşil Topuğu, sistem çalışmayı durdurursa, sadece enerji üretmekte başarısız olmakla kalmaz, kendi kendini yok etmeye başlar. Akış olmadan paneller donabilir veya durabilir ve aşırı ısınabilir (aşağıya bakın). Elektronik diferansiyel kontrolör ve sirkülasyon pompası/pompaları, düzgün çalıştıklarından ve sistem arızasına yol açacak hiçbir kireç veya korozyonun başlamadığından emin olmak için yıllık olarak kontrol edilmelidir. Özellikle eski binalarda zamanla çökebilecek ve hatlarda sıvı tutabilecek geri drenaj sistemleri için boru tesisatı da kontrol edilmelidir. Bu yıllık denetimler bir profesyonel tarafından yapılmalıdır ve yıllık gaz tasarrufunun yarısına mal olacaktır.
Donamaz:Bir güneş enerjisi paneli 42ºF kadar yüksek sıcaklıklarda donabileceğinden, güneş enerjisi sistemleri için ABD anakarasında donma koruması gereklidir. Geri tepme sistemleri dışında, donma koruma sistemleri “etkin”dir. Bu, düşük sıcaklığa yanıt olarak çalışacak bir cihaza ihtiyaç duydukları anlamına gelir. Sonuç olarak ve nadiren işlev görmeleri gerektiğinden, donma koruması arızaları hem yaygın hem de yıkıcıdır, bu da toplayıcı dizisinde binlerce dolarlık hasara neden olur.
Aşırı ısınma olamaz: Aşırı ısınma, güneş enerjisi sistemlerinde sıklıkla gözden kaçan bir sorundur. Temmuz ayında verilen güneş enerjisi, Ocak ayına göre yaklaşık iki kat daha fazladır. Böylece Ocak ayında sıcak su maliyetinde önemli bir fark yaratacak herhangi bir sistem, Temmuz ayında fazla performans gösterecektir. Bu, güneş ısısının kullanılmadığı ve panel(ler)den akışın olmadığı durgunluk dönemleriyle sonuçlanır. Bu koşul altında, paneller içeride yaklaşık 400ºF'ye kadar ısınacaktır. Bu, hasara neden olabilir ve kollektör parçalarının bozulmasını hızlandırır. Bu etkiyi azaltmak için panellere eklenen radyatör sistemleri var, ancak sıcak bir günde durgun bir kollektörü soğutmak için ne kadar radyatör gerektiğine dair sağlam bir veri yok.
Kireç oluşumu yok: Ölçek, her tür su ısıtıcısının 1 numaralı düşmanıdır. Isı, çözünmüş katıların sıcak yüzeyde toplandığı sudan çökelmesini sağlar. Kollektör tarafında bir transfer sıvısı kullanılsa bile, ısı kazanmak için suyun aktığı boruları tıkayarak kireç ısı eşanjöründe bir sorun olabilir. Bir ısı pompasıyla suyu ısıtmak için kullanılan daha düşük sıcaklıklar, tankta kireç oluşma eğilimini azaltır.
Yüzde 100 güneş fraksiyonuna ulaşılabilir: Hava koşullarının değişkenliği ve büyük miktarlarda sıcak su depolamanın pratik olmaması nedeniyle, yüzde 100 güvenilirlik sunan hiçbir güneş enerjisi termal sistemi yüzde 100 güneş fraksiyonuna sahip olamaz. SRCC OG300 protokolü kapsamında en yüksek puana sahip sistemler yüzde 90 güneş fraksiyonuna sahiptir. Isı pompası su ısıtıcısı için güneş enerjisi kaynağı olarak şebekeye bağlı PV kullanılması, sistemin bir yıl sonra kullanılmak üzere gücü şebekede "depolamasına" izin verir. Yukarıdaki fiyat karşılaştırması, su ısıtma için yüzde 100 güneş enerjisi oranına karşı yüzde 80 güneş fraksiyonuna sahip bir termal sisteme dayanmaktadır.
Şebeke talep yönetimi: Isı pompası su ısıtması, bir gaz veya propan ünitesini değiştirmek için kullanıldığında şebekeye bir yük eklese de, PV, topluluk tarafından ihtiyaç duyulmasının en muhtemel olduğu yoğun gündüz saatlerinde şebekeye güç katar. Evdeki sıcak suların çoğu, toplum genelinde elektrik talebinin daha az olduğu sabah ve akşam erken saatlerde kullanılır. Tesis bu avantajı kullanmayı seçerse, şebekede fazla elektrik olduğunda akıllı sayaç aracılığıyla su ısıtıcısını aşırı ısıtma özelliğini de ekleyebilir. Evi kaynayan sudan korumak için bir karışım vanası ile iletimde kullanıldığında, etkin bir şekilde sıcak suyu "bankalar" ve ısı pompasının açılması ihtiyacını geciktirebilir.
CO2 emisyonu yok: Ne kadar verimli veya ucuz olursa olsun, herhangi bir doğal gaz veya propan kullanımı, günümüzde medeniyetin karşı karşıya olduğu 1 numaralı risk faktörü olan atmosfere CO2 eklenmesiyle sonuçlanır. PV tarafından yüzde 100 güç verilen (veya dengelenen) bir ısı pompalı su ısıtıcısı bu soruna hiçbir katkı sağlamaz.
Dezavantajları
Net şebeke verimliliği v. doğrudan gaz kullanımı: Gaz kullanımını elektrik kullanımıyla karşılaştırırken standart varsayım, dönüşüm ve iletim kayıplarının hesaba katılmasından sonra, bir birim gaz sağlamak için üç birim fosil yakıt enerjisi (gaz, petrol, kömür) gerektiğidir. elektrik enerjisi. Bu nedenle, gaz kullanım noktasına iletilebilirse, gazı kullanmanın elektrik kullanmaktan daha verimli olduğu mantığı. Fosil yakıtlı su ısıtıcılarının çoğu yalnızca yüzde 60 verimli olduğundan, bu etki yalnızca yarısı göründüğü gibi önemlidir. Ek olarak, fosil yakıtlı su ısıtıcıları, kullanılan gazın teslim edilen elektriğe oranını daha da azaltan Yenilenebilir Portföy Standartlarından yararlanamamaktadır.
Gerekli sıcak hava: Isı pompası su ısıtıcısının verimliliği, genellikle ısıtıcının yerleştirildiği alandaki hava olan mevcut ısı kaynağına bağlıdır. Ilıman iklimlerde ısıtılmayan alanlara kurulduğunda bu sorun yaratmaz. Ancak, şofben alanı yılın büyük bir bölümünde ısıtılırsa veya 55º-60ºF'nin altına düşerse, yedek elemana ihtiyaç duyulacak ve verimlilik düşecektir. Tersine, ısı pompası su ısıtıcısı bulunduğu alanı soğutacak ve nemini alacaktır. Bu arzu edilen bir özellik olabilir.
Piyasada daha yeni:Havadan suya ısı pompası su ısıtması yalnızca denenmiş ve gerçek konseptleri kullansa da, ev tipi HPWH, tüketici pazarında yalnızca yirmi yıllık bir gelişmeye sahiptir: verimliliğine ve kolaylığına güvenecek kadar uzun, ama yaygınlaşacak kadar uzun değil. DOE'nin Energy Star sistemi tarafından tanınan yaklaşık beş yüz güneş enerjisi termal modeli ve altı yüz tanksız (“anlık”) su ısıtıcısı varken, şu anda yalnızca 23 tanınmış HPWH modeli vardır.
Ne olduğu için, güneş enerjisi teknolojisi bir gelişmeyi temsil ediyordu. Hatta hala bazı meşru uygulamaları var. Bununla birlikte, ev düzeyinde güneş enerjisiyle su ısıtma, o kadar çok gereksiz dezavantajla birlikte gelir ki, geleceğin başka bir yönde olduğu açıktır. Solar fotovoltaik, bir ısı pompası su ısıtma sistemi için oldukça etkili bir kaynaktır. Yakında, bu sudan suya ısı pompaları piyasada mevcut olabilir, ancak günümüzün havadan suya sistemleri, iklim ve konfigürasyona bağlı olarak birçok hane için en uygun seçimdir.