في حين أن التكلفة الأولية لسخان المياه بالطاقة الشمسية قد تكون أعلى من سخانات المياه التقليدية ، إلا أن الطاقة الشمسية التي ستستخدمها يمكن أن تحقق وفورات ضخمة وفوائد بيئية ، حيث تمثل المياه الساخنة 18 بالمائة من استخدام الطاقة في المنزل ، لكن سخانات المياه بالطاقة الشمسية يمكن أن تخفض فاتورة الماء الساخن بنسبة 50 إلى 80 بالمائة.
سنشرح في هذه المقالة كيف يمكن أن تساعدك سخانات المياه بالطاقة الشمسية في الاستفادة من الطاقة المتجددة المجانية التي توفر المال وتعود بالفائدة على كوكب الأرض ، ويمكنك أن تتخذ القرار الأفضل بشأن ما إذا كان سخان المياه الشمسي استثمارًا جيدًا لاحتياجات منزلك من الماء الساخن ، وذلك باستخدام هذه المعلومات.
لمعرفة مقدار تكلفة النظام الشمسي المنزلي الكامل لمنزلك ، يمكنك الحصول على عرض أسعار مجاني غير ملزم من إحدى شركات الطاقة الشمسية الكبرى في منطقتك عن طريق ملء النموذج أدناه.
تتمثل الوظيفة الأساسية لسخان المياه بالطاقة الشمسية في تعريض الماء أو سائل التبادل الحراري لأشعة الشمس ثم إعادة تدوير السائل المسخن إلى منزلك للاستخدام المنزلي ، والمكونات الأساسية لجميع سخانات المياه بالطاقة الشمسية هي خزان تخزين ومجمع يجمع الحرارة من الشمس.
المجمع عبارة عن سلسلة من الألواح أو الأنابيب أو الخزانات التي من خلالها يمتص الماء أو سائل نقل الحرارة حرارة الشمس ، ومن هناك يدور السائل إلى الخزان أو وحدة التبادل الحراري.
سخانات المياه بالطاقة الشمسية هي أكثر الأجهزة الموفرة للطاقة شيوعًا للتسخين المسبق للمياه قبل دخولها إلى سخان المياه التقليدي في المنزل ، لكن بعض سخانات المياه بالطاقة الشمسية تقوم بتسخين المياه وتخزينها دون استخدام الخزانات التقليدية ، مما يوفر الماء الساخن الشمسي بالكامل.
هناك فئتان رئيسيتان من سخانات المياه بالطاقة الشمسية: سلبية ونشطة ، والفرق الرئيسي بينهما هو أن الأنظمة النشطة تتطلب مضخة دائرية لتحريك المياه ، بينما تعتمد الأنظمة السلبية على الجاذبية لتحريك المياه ، كما تتطلب الأنظمة النشطة أيضًا الكهرباء للعمل ويمكن أن تستخدم مانع التجمد كسوائل مبادل حراري.
في أبسط مجمعات الطاقة الشمسية السلبية ، يتم تسخين المياه في أنبوب ثم توصيلها مباشرة بالصنبور من خلال الأنبوب عند الحاجة. تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية النشطة إما مانع التجمد - من المجمع الشمسي إلى مبادل حراري لتسخين مياه الشرب للتخزين والاستخدام المنزلي - أو تسخين المياه مباشرة ، والتي يتم ضخها بعد ذلك في الخزان.
تحتوي الأنظمة النشطة والسلبية على فئات فرعية مخصصة لمختلف المناخات والبعثات والقدرات والميزانيات ، ما يناسبك يعتمد على العوامل التالية:
على الرغم من أن سخانات المياه بالطاقة الشمسية أكثر تكلفة من الأنظمة المنفعلة ، إلا أنها أكثر كفاءة ، وهناك نوعان من أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة:
في النظام المباشر النشط ، تمر المياه الصالحة للشرب مباشرة من خلال المجمع إلى خزان للاستخدام ، وهي الأنسب للمناخات المعتدلة حيث نادرًا ما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون درجة التجمد.
تقوم الأنظمة غير المباشرة النشطة بتدوير السائل غير المبرد من خلال مجمعات الطاقة الشمسية إلى مبادل حراري حيث يتم نقل حرارة السائل إلى مياه الشرب ، ثم يتم إعادة تدوير المياه إلى صهريج تخزين للاستخدام المنزلي ، وتعتبر الأنظمة النشطة غير المباشرة ضرورية للمناخات الباردة حيث تنخفض درجات الحرارة غالبًا إلى ما دون درجة التجمد ، وبدون أنظمة غير مباشرة نشطة ، تتعرض الأنابيب لخطر التجمد والانفجار.
تعتبر سخانات المياه بالطاقة الشمسية خيارًا أرخص وأبسط ، ولكنها تميل أيضًا إلى أن تكون أقل كفاءة من الأنظمة النشطة ، ومع ذلك ، يمكن أن تكون أكثر موثوقية وتستمر لفترة أطول ، لذلك يجب ألا تتجاهلها كخيار ، خاصة إذا كنت بميزانية محدودة.
نظام التخزين المتكامل (ICS) هو أبسط أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية - يمكن أيضًا استخدام المجمع كخزان تخزين ، وهي فعالة للغاية ، ولكنها تعمل فقط في المناخات ذات مخاطر التجميد المنخفضة للغاية ، ويمكن أن يكون نظام ICS بسيطًا مثل خزان أسود كبير أو سلسلة من الأنابيب النحاسية الصغيرة الملصقة على السطح.
غالبًا ما تستخدم أنظمة ICS لتسخين المياه مسبقًا للسخانات التقليدية ، وفي مثل هذا النظام ، عندما تكون هناك حاجة للمياه ، فإنها تترك خزان التخزين / المجمع وتذهب إلى سخان المياه التقليدي في المنزل.
من الاعتبارات المهمة لأنظمة ICS الحجم والوزن: نظرًا لأن الخزانات نفسها عبارة عن مجمعات أيضًا ، فهي كبيرة وثقيلة ، ويجب أن يكون البناء قويًا بما يكفي لدعم نظام ICS الضخم ، والذي قد يكون غير عملي أو مستحيل بالنسبة لبعض المنازل ، وهناك عيب آخر لنظام ICS هو أنه عرضة للتجمد وحتى للانفجار في الطقس البارد ، مما يجعله مناسبًا فقط للاستخدام في التجفيف قبل الطقس البارد أو غير ذلك.
تعتمد أنظمة Thermosyphon على التدوير الحراري ، حيث يدور الماء مع ارتفاع الماء الدافئ وسقوط الماء البارد ، ولديهم خزان مثل وحدة ICS ، لكن المجمع ينحدر من الخزان للسماح بالدورة الحرارية.
يجمع جامع الثيرموسيفون ضوء الشمس ويرسل الماء الساخن مرة أخرى إلى الخزان من خلال حلقة مغلقة أو أنبوب حراري ، في حين أن الترموسيفون أكثر كفاءة من أنظمة ICS ، إلا أنه لا يمكن استخدامها في الأماكن التي يتم إطلاقها بانتظام.
كلما زادت كمية الماء الساخن الذي تستخدمه ، زاد احتمال أن يدفع سخان المياه بالطاقة الشمسية تكاليفه بمرور الوقت. سخانات المياه بالطاقة الشمسية هي الأكثر فعالية من حيث التكلفة للأسر التي بها العديد من الأفراد أو التي تحتاج إلى ماء ساخن بشكل كبير.
يكلف سخان المياه الشمسي النموذجي حوالي 9000 دولار قبل الحوافز الفيدرالية ، لتصل إلى ما يزيد عن 13000 دولار للنماذج النشطة ذات السعة العالية ، ويمكن أن تكلف الأنظمة الصغيرة أقل من 1500 دولار.
تختلف الأسعار بناءً على العديد من العوامل ، بما في ذلك اختيارك للمواد ، وحجم النظام ، وتكاليف التركيب والصيانة ، وأكثر من ذلك ، ففي حين أن أنظمة ICS هي الخيار الأرخص (حوالي 4000 دولار لوحدة سعة 60 جالونًا) ، فإنها لا تعمل في جميع المناخات ، لذلك إذا كان منزلك يشهد درجات حرارة طبيعية أقل من درجة التجمد ، فلا خيار أمامك سوى الإنفاق شراء نظام نشط غير مباشر ، أو على الأقل استخدام نظام مختلف لجزء من العام.
قد لا يكون وزن وحجم الأنظمة السلبية الأقل تكلفة مناسبًا للجميع ، فإذا كان الهيكل الخاص بك لا يستطيع تحمل وزن نظام سلبي أو لم يكن لديك مساحة ، فإن النظام النشط الأكثر تكلفة هو أفضل خيار لك مرة أخرى.
إذا كنت تبني منزلًا جديدًا أو تعيد تمويله ، فيمكنك حساب تكلفة سخان المياه الشمسي الجديد الخاص بك في الرهن العقاري الخاص بك ، بما في ذلك تكلفة سخان المياه بالطاقة الشمسية الجديد في رهن عقاري مدته 30 عامًا سيكلفك ما بين 13 إلى 20 دولارًا شهريًا ، جنبًا إلى جنب مع الحوافز الفيدرالية ، قد تدفع ما لا يقل عن 10 إلى 15 دولارًا شهريًا ، لذلك إذا كنت تقوم ببناء جديد أو إعادة تمويل وستبدأ فاتورة المياه الساخنة التقليدية في الحصول على ما يزيد عن 10 دولارات في الشهر ، وستدفع فاتورة المياه الساخنة التقليدية أكثر من 10 دولارات على الفور. نفسها.
بالإضافة إلى تكلفة شراء وتثبيت النظام نفسه ، تحتاج أيضًا إلى مراعاة تكاليف التشغيل السنوية ، في نظام سلبي بسيط ، هذا لا يكاد يذكر أو لا ، ولكن في معظم الأنظمة التي تستخدم سخانات المياه التقليدية والسخانات الشمسية ، سوف تتحمل بعض تكاليف التدفئة ، وإن كانت أقل بكثير من السخانات التقليدية وحدها.
لا يتعين عليك دفع السعر الكامل لنظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية الجديد ، حيث يمكن أن تقلل الإعفاءات الضريبية الفيدرالية من تكاليف التركيب بشكل كبير ، ويمكن أن يوفر الائتمان الضريبي الفيدرالي للطاقة المتجددة (المعروف أيضًا باسم ITC أو ائتمان ضريبة الاستثمار) خصمًا ضريبيًا بنسبة 26٪ لسخانات المياه بالطاقة الشمسية ، ولكن هناك بعض الشروط للتأهل:
تقدم العديد من الولايات والبلديات والمرافق حوافزها وخصوماتها الخاصة لتركيب سخانات المياه بالطاقة الشمسية. تحقق من قاعدة بيانات DSIRE للحصول على مزيد من المعلومات التنظيمية.
تتوفر مكونات سخانات المياه بالطاقة الشمسية في العديد من السلاسل الوطنية ، مثل Home Depot ، ويمكن أيضًا شراء الوحدات مباشرةً من المنتج ، حيث تقدم Duda Diesel و Sunbank Solar العديد من خيارات سخانات المياه بالطاقة الشمسية السكنية الرائعة ، كما يمكن للمركبين المحليين توفير سخانات المياه بالطاقة الشمسية عالية الجودة.
نظرًا لوجود العديد من العوامل التي تؤثر على سخان المياه الشمسي الذي يجب عليك شراؤه ، فمن المستحسن العمل مع محترف عند اختيار وتركيب نظام تسخين مياه شمسي أكبر.
لم تعد سخانات المياه بالطاقة الشمسية شائعة كما كانت من قبل ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الانخفاض الكبير في تكلفة الألواح الشمسية ، مما دفع العديد من الأشخاص الذين كانوا لولا ذلك لتركيب سخانات المياه بالطاقة الشمسية للتخلي عن استخدام الكهرباء التي تولدها الألواح الشمسية لتسخين المياه.
تشغل سخانات المياه بالطاقة الشمسية عقارات ثمينة ، وبالنسبة لأصحاب المنازل المهتمين بإنتاج الطاقة الشمسية الخاصة بهم ، فقد يكون من المنطقي زيادة المساحة المتاحة إلى أقصى حد والتخلص من سخانات المياه بالطاقة الشمسية تمامًا ، بدلاً من شراء الألواح الشمسية.
ومع ذلك ، إذا لم يكن لديك مساحة للألواح الشمسية ، فقد تظل سخانات المياه بالطاقة الشمسية مناسبة تمامًا لأنها تشغل مساحة أقل بكثير من الألواح الشمسية ، كما تعد سخانات المياه الشمسية أيضًا خيارًا رائعًا للأشخاص الذين يعيشون في المناطق النائية أو كإضافة صديقة للبيئة للطاقة الشمسية الحالية ، فسخانات المياه الكهربائية الحديثة فعالة للغاية ، وعند تشغيلها بالطاقة الشمسية وإقرانها بسخانات المياه بالطاقة الشمسية ، ستوفر الكثير من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
بالنسبة للعديد من مالكي المنازل ، يرجع القرار إلى السعر ، يمكن أن تكلف سخانات المياه بالطاقة الشمسية ما يصل إلى 13000 دولار ، ولمعرفة مقدار تكلفة النظام الشمسي المنزلي الكامل لمنزلك ، يمكنك الحصول على عرض أسعار مجاني غير ملزم من إحدى شركات الطاقة الشمسية الكبرى في منطقتك عن طريق ملء النموذج أدناه.
يعتمد ما إذا كان سخان المياه بالطاقة الشمسية مفيدًا تمامًا على المكان الذي تعيش فيه ، واحتياجاتك وتفضيلاتك ، وما إذا كنت تخطط لتركيب الألواح الشمسية ، ويعزى السبب المفقود لسخانات المياه بالطاقة الشمسية إلى انتشار الطاقة الشمسية المنزلية: يحتاج الأشخاص الذين يقومون بتركيب سخانات المياه بالطاقة الشمسية أيضًا إلى الطاقة الشمسية ، وغالبًا ما يختارون إيقاف سخانات المياه بالطاقة الشمسية التي تتنافس على مساحة السطح الثمينة.
إذا كان لديك مساحة ، فقد يخفض سخان المياه بالطاقة الشمسية فاتورة الماء الساخن ، حيث تُستخدم مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، وتظل سخانات المياه بالطاقة الشمسية خيارًا ممتازًا لأي تطبيق تقريبًا.
يكلف نظام سخان المياه الشمسي النموذجي حوالي 9000 دولار أمريكي ، حيث تصل تكلفة الطرازات المتطورة إلى أكثر من 13000 دولار أمريكي ، وستكون السخانات الصغيرة أرخص بكثير ، حيث تتراوح من 1000 دولار أمريكي إلى 3000 دولار أمريكي.
أكبر عيب في سخانات المياه بالطاقة الشمسية هو أنها لن تعمل في الأيام الضبابية أو الممطرة أو الملبدة بالغيوم ، ولا في الليل ، وبينما يمكن التغلب على ذلك باستخدام السخانات المساعدة التقليدية ، إلا أنها لا تزال عيبًا شائعًا في جميع تقنيات الطاقة الشمسية ، ويمكن أن تكون الصيانة عملية إيقاف أخرى ، فبينما تتطلب عمومًا القليل من الصيانة ، تتطلب بعض سخانات المياه الشمسية تصريفًا منتظمًا وتنظيفًا وحماية من التآكل.
تقوم سخانات المياه بالطاقة الشمسية بتدوير السائل من خلال مجمعات الطاقة الشمسية (الأكثر شيوعًا لوحة مسطحة أو مجمعات الأنبوب) ، وتسخين السائل وإرساله إلى خزان أو مبادل ، حيث يتم استخدام السائل لتسخين المياه المنزلية.
كريستيان يونكرز كاتب ومصور وصانع أفلام ورجل أعمال خارجي مهووس بالتقاطع بين الناس والكوكب ، وهو يعمل مع العلامات التجارية والمنظمات التي لها تأثير اجتماعي وبيئي في جوهرها ، مما يساعدهم على سرد القصص التي تغير العالم.