Mặc dù chi phí ban đầu của máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể cao hơn máy nước nóng truyền thống, năng lượng mặt trời mà bạn sẽ khai thác có thể mang lại khoản tiết kiệm lớn và lợi ích môi trường. Nước nóng chiếm 18 phần trăm mức sử dụng năng lượng của một gia đình, nhưng máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể cắt giảm hóa đơn nước nóng của bạn từ 50 đến 80 phần trăm.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích cách máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể giúp bạn tận dụng nguồn năng lượng tái tạo miễn phí giúp tiết kiệm tiền và mang lại lợi ích cho hành tinh. Được trang bị thông tin này, bạn có thể đưa ra quyết định tốt nhất về việc liệu máy nước nóng năng lượng mặt trời có phải là khoản đầu tư tốt cho nhu cầu nước nóng của gia đình bạn hay không.
Để biết chi phí cho một hệ thống năng lượng mặt trời hoàn chỉnh cho ngôi nhà của bạn là bao nhiêu, bạn có thể nhận báo giá miễn phí, không bắt buộc từ một công ty năng lượng mặt trời hàng đầu trong khu vực của bạn bằng cách điền vào biểu mẫu bên dưới.
Chức năng cơ bản của máy nước nóng năng lượng mặt trời là để nước hoặc chất lỏng trao đổi nhiệt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, sau đó luân chuyển chất lỏng được làm nóng trở lại nhà bạn để sử dụng trong gia đình. Các thành phần cơ bản của tất cả các máy nước nóng năng lượng mặt trời là một bể chứa và một bộ thu nhiệt để thu nhiệt từ mặt trời.
Bộ thu nhiệt là một loạt các tấm, ống hoặc bể chứa mà qua đó nước hoặc chất lỏng truyền nhiệt hấp thụ nhiệt của mặt trời. Từ đó, chất lỏng tuần hoàn đến bể chứa hoặc bộ phận trao đổi nhiệt.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời là thiết bị tiết kiệm năng lượng được sử dụng phổ biến nhất để làm nóng nước sơ bộ trước khi đưa vào máy nước nóng thông thường trong nhà. Tuy nhiên, một số máy nước nóng năng lượng mặt trời làm nóng và trữ nước mà không cần sử dụng bình truyền thống, cung cấp nước nóng hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời.
Có hai loại máy nước nóng năng lượng mặt trời chính: thụ động và chủ động. Sự khác biệt chính giữa hai loại này là hệ thống chủ động yêu cầu máy bơm tuần hoàn để di chuyển nước, trong khi hệ thống thụ động dựa vào trọng lực để di chuyển nước. Hệ thống chủ động cũng cần điện để vận hành và có thể sử dụng chất chống đông làm chất lỏng trao đổi nhiệt.
Trong các bộ thu năng lượng mặt trời thụ động đơn giản nhất, nước được làm nóng trong một đường ống và sau đó được nối trực tiếp với vòi qua đường ống khi cần. Bộ thu năng lượng mặt trời chủ động sử dụng chất chống đông — từ bộ thu năng lượng mặt trời vào bộ trao đổi nhiệt để làm nóng nước uống để lưu trữ và sử dụng trong gia đình — hoặc làm nóng nước trực tiếp, sau đó được bơm vào bể.
Các hệ thống chủ động và bị động có các danh mục con dành riêng cho các vùng khí hậu, nhiệm vụ, năng lực và ngân sách khác nhau. Cái nào phù hợp với bạn sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Mặc dù đắt hơn hệ thống thụ động nhưng máy nước nóng năng lượng mặt trời chủ động hiệu quả hơn. Có hai loại hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời chủ động:
Trong một hệ thống hoạt động trực tiếp, nước uống được đi trực tiếp qua bộ thu và vào bể chứa để sử dụng. Chúng phù hợp nhất với khí hậu ôn hòa, nơi nhiệt độ hiếm khi xuống dưới mức đóng băng.
Các hệ thống gián tiếp chủ động luân chuyển chất lỏng không được làm lạnh thông qua các tấm thu năng lượng mặt trời và vào một bộ trao đổi nhiệt, nơi nhiệt của chất lỏng được truyền sang nước uống. Sau đó, nước được tái chế vào bể chứa để sử dụng trong gia đình. Các hệ thống gián tiếp chủ động rất cần thiết cho khí hậu lạnh, nơi nhiệt độ thường xuống dưới mức đóng băng. Nếu không có các hệ thống gián tiếp chủ động, đường ống có nguy cơ bị đóng băng và vỡ.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời thụ động là một lựa chọn rẻ hơn và đơn giản hơn, nhưng cũng có xu hướng kém hiệu quả hơn các hệ thống chủ động. Tuy nhiên, chúng có thể đáng tin cậy hơn và tồn tại lâu hơn, vì vậy bạn không nên bỏ qua chúng như một lựa chọn, đặc biệt nếu bạn có ngân sách eo hẹp.
Hệ thống Tích hợp Collector Storage (ICS) là hệ thống đơn giản nhất trong tất cả các hệ thống lắp đặt hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời – bộ thu nhiệt cũng có thể được sử dụng như một bể chứa. Chúng rất hiệu quả, nhưng chỉ hoạt động ở những vùng khí hậu có nguy cơ đóng băng rất thấp. Hệ thống ICS có thể đơn giản như một bể chứa lớn màu đen hoặc một loạt các ống đồng nhỏ hơn được gắn vào mái nhà. Các thiết bị ICS có ống đồng nóng lên nhanh hơn do diện tích bề mặt tăng lên, nhưng tản nhiệt nhanh hơn vì lý do tương tự.
Các hệ thống ICS thường được sử dụng để làm nóng sơ bộ nước cho các máy sưởi thông thường. Trong một hệ thống như vậy, khi cần nước, nước sẽ rời khỏi bể chứa/bộ thu nhiệt và đi đến máy nước nóng truyền thống trong nhà.
Một yếu tố quan trọng cần cân nhắc đối với hệ thống ICS là kích thước và trọng lượng: vì bản thân các thùng chứa cũng là bộ thu gom nên chúng lớn và nặng. Cấu trúc phải đủ chắc chắn để hỗ trợ hệ thống ICS cồng kềnh, điều này có thể không thực tế hoặc không thể đối với một số gia đình. Một nhược điểm khác của hệ thống ICS là hệ thống ICS dễ bị đóng băng và thậm chí vỡ khi thời tiết lạnh hơn, khiến hệ thống chỉ thích hợp để sử dụng ở vùng khí hậu ấm hơn hoặc nếu không thì sẽ thoát nước trước khi thời tiết lạnh giá ập đến.
Hệ thống xi phông nhiệt dựa trên chu kỳ nhiệt. Nước luân chuyển khi nước ấm dâng lên và nước lạnh rơi xuống. Chúng có một bể chứa giống như thiết bị ICS, nhưng bộ thu nhiệt dốc xuống khỏi bể để cho phép chu trình nhiệt.
Một bộ thu nhiệt siphon thu thập ánh sáng mặt trời và gửi nước nóng trở lại bể thông qua một vòng kín hoặc ống dẫn nhiệt. Mặc dù các xi phông nhiệt hiệu quả hơn các hệ thống ICS, nhưng chúng không thể được sử dụng ở những nơi xả thải thường xuyên.
Bạn càng sử dụng nhiều nước nóng, máy nước nóng năng lượng mặt trời của bạn càng có khả năng tự trả tiền theo thời gian. Máy nước nóng năng lượng mặt trời tiết kiệm chi phí nhất cho các hộ gia đình có nhiều thành viên hoặc nhu cầu nước nóng cao.
Một máy nước nóng năng lượng mặt trời thông thường có giá khoảng 9.000 đô la trước khi có các ưu đãi của liên bang, lên tới 13.000 đô la cho các kiểu máy hoạt động có công suất cao hơn. Các hệ thống nhỏ có thể có giá chỉ khoảng 1.500 đô la.
Giá thay đổi dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm lựa chọn vật liệu, kích thước hệ thống, chi phí lắp đặt và bảo trì, v.v. Mặc dù hệ thống ICS là lựa chọn rẻ nhất (khoảng 4.000 đô la cho một đơn vị 60 gallon), nhưng chúng không hoạt động ở mọi vùng khí hậu, vì vậy nếu nhà bạn có nhiệt độ bình thường dưới mức đóng băng, bạn không có lựa chọn nào khác ngoài chi tiêu Mua một hệ thống gián tiếp hoạt động hoặc ít nhất là sử dụng một hệ thống khác trong một khoảng thời gian của năm.
Trọng lượng và kích thước của các hệ thống thụ động ít tốn kém hơn có thể không dành cho tất cả mọi người. Nếu cấu trúc của bạn không thể chịu được trọng lượng của hệ thống thụ động hoặc bạn không có không gian, thì một hệ thống chủ động đắt tiền hơn lại là lựa chọn tốt nhất của bạn.
Nếu bạn đang xây một ngôi nhà mới hoặc tái cấp vốn, bạn có thể tính chi phí của máy nước nóng năng lượng mặt trời mới vào khoản thế chấp của mình. Bao gồm chi phí của một máy nước nóng năng lượng mặt trời mới trong khoản thế chấp 30 năm sẽ tiêu tốn của bạn từ 13 đến 20 đô la một tháng. Kết hợp với các ưu đãi của liên bang, bạn có thể chỉ phải trả khoảng 10 đến 15 đô la một tháng. Vì vậy, nếu bạn đang xây mới hoặc tái cấp vốn và hóa đơn nước nóng truyền thống của bạn trên 10 đô la - 15 đô la một tháng, bạn sẽ bắt đầu tiết kiệm tiền ngay lập tức. Bạn càng sử dụng nhiều nước, hệ thống sẽ tự trả tiền càng nhanh.
Ngoài chi phí mua và lắp đặt hệ thống, bạn cũng cần xem xét chi phí vận hành hàng năm. Trong một hệ thống thụ động đơn giản, chi phí này không đáng kể hoặc không. Nhưng trong hầu hết các hệ thống sử dụng máy nước nóng thông thường và máy sưởi năng lượng mặt trời, bạn sẽ phải chịu một số chi phí sưởi ấm, mặc dù thấp hơn nhiều so với chỉ sử dụng máy sưởi thông thường.
Bạn không phải trả toàn bộ giá của một hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời mới. Các khoản tín dụng thuế liên bang có thể giảm đáng kể chi phí lắp đặt.
Nhiều tiểu bang, thành phố và các tiện ích cung cấp các ưu đãi và giảm giá riêng cho việc lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời. Hãy xem cơ sở dữ liệu DSIRE để biết thêm thông tin về quy định.
Các bộ phận của máy nước nóng năng lượng mặt trời có sẵn tại nhiều chuỗi quốc gia, chẳng hạn như Home Depot. Bạn cũng có thể mua các thiết bị này trực tiếp từ nhà sản xuất, với Duda Diesel và Sunbank Solar cung cấp một số tùy chọn máy nước nóng năng lượng mặt trời dân dụng tuyệt vời. Các nhà lắp đặt địa phương cũng có thể cung cấp máy nước nóng năng lượng mặt trời chất lượng.
Vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc bạn nên mua máy nước nóng năng lượng mặt trời nào, nên bạn nên làm việc với chuyên gia khi lựa chọn và lắp đặt hệ thống đun nước nóng năng lượng mặt trời lớn hơn.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời không còn phổ biến như trước đây. Điều này phần lớn là do chi phí của các tấm pin mặt trời giảm đáng kể, khiến nhiều người, những người lẽ ra đã lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời, đã từ bỏ việc sử dụng điện do các tấm pin mặt trời tạo ra để đun nước.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm bất động sản có giá trị và đối với những chủ nhà quan tâm đến việc tự sản xuất năng lượng mặt trời, việc tối đa hóa không gian có sẵn và loại bỏ hoàn toàn máy nước nóng năng lượng mặt trời, thay vào đó mua các tấm pin mặt trời có thể hợp lý hơn.
Tuy nhiên, nếu bạn không có chỗ cho các tấm pin mặt trời, máy nước nóng năng lượng mặt trời vẫn có thể phù hợp vì chúng chiếm ít không gian hơn nhiều so với các tấm pin mặt trời. Máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng là một lựa chọn tuyệt vời cho những người sống ở vùng sâu vùng xa hoặc như một tiện ích bổ sung thân thiện với môi trường cho nguồn năng lượng mặt trời hiện có. Máy nước nóng điện hiện đại rất hiệu quả và khi chạy bằng năng lượng mặt trời kết hợp với máy nước nóng năng lượng mặt trời sẽ giúp bạn tiết kiệm rất nhiều tiền và giảm lượng khí thải nhà kính.
Đối với nhiều chủ nhà, quyết định phụ thuộc vào giá cả. Máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể có giá tới 13.000 đô la. Để biết chi phí cho một hệ thống năng lượng mặt trời hoàn chỉnh cho ngôi nhà của bạn là bao nhiêu, bạn có thể nhận báo giá miễn phí, không bắt buộc từ một công ty năng lượng mặt trời hàng đầu trong khu vực của mình bằng cách điền vào biểu mẫu bên dưới.
Việc một máy nước nóng năng lượng mặt trời có đáng giá hay không hoàn toàn phụ thuộc vào nơi bạn sinh sống, nhu cầu và sở thích của bạn cũng như việc bạn có định lắp đặt các tấm pin mặt trời hay không. Máy nước nóng năng lượng mặt trời bị mất mặt bằng phần lớn là do sự phổ biến của năng lượng mặt trời gia đình: Những người lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng muốn sử dụng năng lượng mặt trời và thường chọn loại bỏ các máy nước nóng năng lượng mặt trời để cạnh tranh cho không gian quý giá trên mái nhà.
Nếu bạn có không gian, máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể giảm hóa đơn nước nóng của bạn. Được sử dụng cùng với các nguồn năng lượng tái tạo khác, máy nước nóng năng lượng mặt trời vẫn là lựa chọn tuyệt vời cho hầu hết mọi ứng dụng.
Một hệ thống máy nước nóng năng lượng mặt trời điển hình có giá khoảng 9.000 đô la, với các mẫu cao cấp lên đến hơn 13.000 đô la. Máy sưởi quy mô nhỏ sẽ rẻ hơn nhiều, dao động từ 1.000 đến 3.000 đô la.
Nhược điểm lớn nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời là chúng không hoạt động vào những ngày có sương mù, mưa hoặc nhiều mây, cũng như vào ban đêm. Mặc dù điều này có thể khắc phục được bằng các thiết bị sưởi phụ trợ truyền thống, nhưng đây vẫn là nhược điểm phổ biến đối với tất cả các công nghệ năng lượng mặt trời. Việc bảo trì có thể là một lần ngừng hoạt động khác. Mặc dù nhìn chung yêu cầu bảo trì rất ít, nhưng một số máy nước nóng năng lượng mặt trời yêu cầu hệ thống thoát nước, làm sạch và chống ăn mòn thường xuyên.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời tuần hoàn chất lỏng thông qua các tấm thu năng lượng mặt trời (phổ biến nhất là tấm phẳng hoặc tấm thu nhiệt dạng ống), làm nóng chất lỏng và đưa nó đến bể chứa hoặc bộ trao đổi nhiệt, nơi chất lỏng được sử dụng để đun nóng nước sinh hoạt.
Christian Yonkers là một nhà văn, nhiếp ảnh gia, nhà làm phim và người thích hoạt động ngoài trời bị ám ảnh bởi sự giao thoa giữa con người và hành tinh. Anh làm việc với các thương hiệu và tổ chức lấy tác động xã hội và môi trường làm cốt lõi, giúp họ kể những câu chuyện làm thay đổi thế giới.