Pemanasan air panas matahari adalah hal yang temperamental. Air beratnya banyak, mengembang ketika membeku, dan dapat menyebabkan kerusakan penskalaan pada pipa ketika mendidih. Sistem panas matahari sangat efisien, dan beberapa sistem bekerja dengan baik selama beberapa dekade, tetapi bahkan ini perlu pemeriksaan rutin. Ketika sistem panas matahari gagal, bagaimanapun, itu menetapkan tentang menghancurkan dirinya sendiri, dan telah jelas untuk beberapa waktu bahwa pemanasan air panas matahari bukanlah jalan masa depan kecuali untuk penggunaan panas yang sangat rendah, seperti kolam renang.
Untuk waktu yang lama sekarang, kebijaksanaannya adalah bahwa keuntungan efisiensi relatif dari teknologi panas matahari untuk pemanasan air lebih dari melebihi kenyamanan pemanasan air listrik. Kemampuan panas matahari untuk mengumpulkan lebih banyak energi per kaki persegi berarti bahwa sistem listrik surya yang menyalakan pemanas air listrik konvensional saja tidak akan pernah bersaing dengan sistem panas matahari.
Namun, baru-baru ini, pengurangan biaya listrik tenaga surya (PV) dan pematangan teknologi pompa panas udara-ke-air telah memberikan model baru: pemanasan air pompa panas berbantuan surya-listrik (HPWH). HPWH hadir dengan kelemahan yang lebih sedikit daripada solar thermal, dengan label harga yang lebih kecil untuk aplikasi perumahan.
Informasi di bawah ini mengasumsikan penggunaan pemanas air pompa panas dengan faktor efisiensi (EF 2,5) dan peringkat 1.800 kWh per tahun, dengan 1 hingga 1,3 kW PV terikat grid ditambahkan ke instalasi atau sistem yang ada di wilayah di mana PV menghasilkan setidaknya 1.400 kWh / kW / tahun.
Keuntungan PV
Biaya dimuka yang lebih rendah: Mengingat bahwa sistem terbuka berbiaya rendah telah terbukti tidak cocok untuk pemanasan air domestik, biaya terpasang panas matahari harus didasarkan pada loop tertutup (glikol atau drainback), sistem dua tangki (atau penyimpanan ditambah tankless), sepenuhnya dipasang. Harga rata-rata untuk sistem seperti itu, yang dirancang untuk keluarga yang terdiri dari empat orang, adalah antara $ 7.000 dan $ 10.000 sebelum insentif. Pemanas air pompa panas bertenaga PV akan menelan biaya antara $ 1.000 dan $ 2.000 untuk pompa panas ditambah tenaga kerja dan antara $ 3.500 dan $ 6.000 untuk PV tambahan (ke sistem terikat grid yang ada), sehingga total biaya terpasang antara $ 5.000 dan $ 8.500 sebelum insentif.
Lebih mudah dipasang: Mengganti pemanas air dengan tangki tunggal lain dan menambahkan tiga hingga lima modul tambahan ke sistem PV jauh lebih mudah daripada mengganti tangki tunggal dengan dua tangki dan pipa cairan perpindahan panas ke panel atap berat yang harus diuji tekanan dan diisi setelah instalasi. Hal ini menghasilkan lebih sedikit kesempatan untuk kesalahan installer.
Menggunakan lebih sedikit ruang: Untuk menghindari sistem panas matahari bersaing dengan sumber cadangan (yang membatasi fraksi matahari sekitar 60%), dua tangki diperlukan: satu untuk cadangan, dan satu untuk matahari. Hal ini dimungkinkan untuk menghemat ruang, dengan biaya besar, dengan menggunakan pemanas tankless selama pemanas tankless dapat memodulasi aliran panas ke titik yang sangat rendah sementara mampu juga memenuhi permintaan maksimum.
Achilles Heel dari panas matahari adalah bahwa jika sistem berhenti bekerja, itu tidak hanya gagal menghasilkan energi: ia menetapkan penghancuran diri sendiri. Tanpa aliran panel dapat membeku atau stagnan dan terlalu panas (lihat di bawah). Pengontrol diferensial elektronik dan pompa peredaran darah harus diperiksa setiap tahun untuk memastikan mereka berfungsi dengan baik dan bahwa tidak ada skala atau korosi yang dimulai yang akan menyebabkan kegagalan sistem. Perpipaan juga harus diperiksa, terutama untuk sistem drainback di bangunan tua yang dapat menetap dari waktu ke waktu dan menjebak cairan di garis. Inspeksi tahunan ini harus dilakukan oleh seorang profesional, dan akan menelan biaya setengah dari penghematan gas tahunan.
Tidak dapat membeku: Karena panel panas matahari dapat membeku pada suhu setinggi 42ºF, perlindungan beku diperlukan di seluruh daratan AS untuk sistem panas matahari. Dengan pengecualian sistem drainback, sistem perlindungan pembekuan "aktif". Ini berarti mereka membutuhkan perangkat untuk beroperasi sebagai respons terhadap suhu rendah. Akibatnya, dan karena mereka jarang diperlukan untuk berfungsi, kegagalan perlindungan pembekuan adalah umum dan bencana, menghasilkan ribuan dolar kerusakan pada array kolektor.
Tidak bisa terlalu panas: Overheating adalah masalah yang sering diabaikan dengan sistem panas matahari. Ada sekitar dua kali lebih banyak energi matahari yang dikirim pada bulan Juli seperti pada bulan Januari. Dengan demikian, sistem apa pun yang akan membuat perbedaan signifikan dalam biaya air panas pada bulan Januari akan terlalu banyak dilakukan pada bulan Juli. Hal ini mengakibatkan periode stagnasi di mana tidak ada gunanya panas matahari dan tidak ada aliran melalui panel (s). Dalam kondisi ini, panel akan panas hingga sekitar 400ºF di dalamnya. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan dan mempercepat kerusakan bagian kolektor. Ada sistem radiator yang telah ditambahkan ke panel untuk mengurangi efek ini, tetapi tidak ada data yang solid tentang berapa banyak radiator yang diperlukan untuk mendinginkan kolektor stagnan pada hari yang panas.
Tidak ada skala membangun: Skala adalah musuh #1 pemanas air dari jenis apapun. Panas membuat padatan terlarut mengendap dari air di mana mereka mengumpulkan pada permukaan panas. Bahkan dengan penggunaan cairan transfer di sisi kolektor, skala bisa menjadi masalah dengan penukar panas dengan menyumbat tabung air mengalir melalui untuk mendapatkan panas. Suhu yang lebih rendah yang digunakan untuk memanaskan air dengan pompa panas mengurangi kecenderungan skala untuk membangun di dalam tangki.
100 persen fraksi matahari dapat dicapai: Karena keanehan cuaca dan ketidakpraktisan menyimpan volume besar air panas, tidak ada sistem panas matahari yang menawarkan keandalan 100 persen yang dapat memiliki fraksi matahari 100 persen. Sistem yang paling tinggi dinilai di bawah protokol SRCC OG300 memiliki fraksi surya 90 persen. Menggunakan PV grid-tied sebagai sumber surya untuk pemanas air pompa panas memungkinkan sistem untuk "menyimpan" daya di grid untuk digunakan hingga satu tahun kemudian. Perbandingan harga di atas didasarkan pada sistem termal dengan fraksi surya 80 persen versus offset PV 100 persen untuk pemanasan air.
Manajemen permintaan grid: Meskipun pemanasan air pompa panas menambahkan beban ke grid ketika digunakan untuk mengganti unit gas atau propana, PV menambahkan daya ke grid selama jam sibuk siang hari di mana kemungkinan besar dibutuhkan oleh masyarakat. Sebagian besar air panas rumah tangga digunakan pada pagi dan sore hari ketika ada permintaan listrik yang kurang luas di seluruh komunitas. Jika utilitas memilih untuk menggunakan keuntungan ini, itu juga bisa menambah kemampuan untuk terlalu panas pemanas air melalui smart meter ketika kelebihan listrik tersedia di grid. Digunakan dalam konduksi dengan katup pencampuran untuk melindungi rumah dari air panas, secara efektif "bank" air panas dan dapat menunda kebutuhan pompa panas untuk menyalakan.
Tidak ada emisi CO2: Setiap penggunaan gas alam atau propana, terlepas dari seberapa efisien atau murah, menghasilkan penambahan CO2 ke atmosfer yang merupakan faktor risiko #1 yang dihadapi peradaban saat ini. Pemanas air pompa panas yang 100 persen bertenaga (atau offset) oleh PV tidak memberikan kontribusi terhadap masalah itu.
Kerugian
Efisiensi jaringan bersih v. penggunaan gas langsung: Anggapan standar ketika membandingkan penggunaan gas dengan penggunaan listrik adalah bahwa, setelah memperhitungkan konversi dan kerugian transmisi, dibutuhkan tiga unit energi bahan bakar fosil (gas, minyak, batubara) untuk memberikan satu unit energi listrik. Dengan demikian alasan bahwa jika gas dapat dikirim ke titik penggunaan, lebih efisien untuk menggunakan gas daripada menggunakan listrik. Karena sebagian besar pemanas air berbahan bakar fosil hanya sekitar 60 persen efisien, efek ini hanya setengah signifikan seperti yang terlihat. Selain itu, pemanas air berbahan bakar fosil gagal memanfaatkan Standar Portofolio Terbarukan yang selanjutnya mengurangi rasio gas yang digunakan untuk listrik yang dikirim.
Udara hangat diperlukan: Efisiensi pemanas air pompa panas tergantung pada sumber panas yang tersedia yang biasanya udara di ruang di mana pemanas ditempatkan. Dipasang di ruang yang tidak dipanaskan di daerah beriklim sedang, ini tidak menimbulkan masalah. Namun, jika ruang pemanas air dipanaskan atau turun di bawah 55º-60ºF sepanjang tahun, elemen cadangan akan dibutuhkan dan efisiensi akan menderita. Sebaliknya, pemanas air pompa panas akan mendinginkan dan dehumidify ruang di mana ia berada. Ini mungkin fitur yang diinginkan.
Lebih baru di pasar: Meskipun pemanasan air pompa panas udara-ke-air hanya menggunakan konsep yang dicoba dan benar, HPWH rumah tangga hanya memiliki sekitar dua puluh tahun pengembangan di pasar konsumen: cukup lama untuk percaya diri dalam efisiensi dan kemudahannya, tetapi tidak cukup lama untuk tersebar luas. Meskipun ada sekitar lima ratus model panas matahari dan enam ratus pemanas air tankless ("instan") yang diakui oleh sistem Energy Star DOE, saat ini hanya ada 23 model HPWH yang diakui.
Untuk apa itu, teknologi panas matahari mewakili peningkatan. Itu masih memiliki beberapa aplikasi yang sah, bahkan. Namun, pemanasan air matahari tingkat rumah tangga datang dengan begitu banyak kelemahan yang tidak perlu sehingga jelas masa depan terletak di arah lain. Fotovoltaik surya adalah sumber yang sangat efektif untuk sistem pemanas air pompa panas. Segera, pompa panas air-ke-air itu mungkin tersedia di pasar, tetapi sistem udara-ke-air saat ini adalah pilihan optimal bagi banyak rumah tangga, tergantung pada iklim dan konfigurasi.