Mặc dù chi phí ban đầu cho máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể cao hơn máy nước nóng thông thường, nhưng năng lượng mặt trời mà bạn khai thác có thể mang lại khoản tiết kiệm lớn và lợi ích cho môi trường. Nước nóng chiếm 18 phần trăm mức sử dụng năng lượng của một ngôi nhà, nhưng máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể cắt giảm hóa đơn tiền 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 năng lượng tái tạo miễn phí, giúp tiết kiệm tiền và có lợi cho hành tinh. Với thông tin này, bạn có thể đưa ra quyết định tốt nhất về việc 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 lắp đặt hệ thống điện mặt trời trọn gói cho gia đình bạn là bao nhiêu, bạn có thể nhận báo giá miễn phí, không ràng buộc từ một công ty điện 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 tiếp xúc với nước hoặc chất lỏng trao đổi nhiệt dưới ánh sáng mặt trời, sau đó luân chuyển chất lỏng được đun nóng trở lại nhà bạn để sử dụng trong gia đình. Các thành phần cơ bản của tất cả máy nước nóng năng lượng mặt trời là một bình chứa và một bộ 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 từ mặt trời. Từ đó, chất lỏng lưu thông đến bể chứa hoặc bộ 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 trước khi đưa vào máy nước nóng thông thường trong nhà. Nhưng một số máy nước nóng năng lượng mặt trời làm nóng và lưu trữ nước mà không cần sử dụng bình chứa 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 cần một 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 hoạt động và có thể sử dụng chất chống đông làm chất trao đổi nhiệt.
Trong các bộ thu nhiệt mặt trời thụ động đơn giản nhất, nước được đun nóng trong đường ống và sau đó được kết nối trực tiếp với vòi thông qua đường ống khi cần thiết. Bộ thu nhiệt mặt trời chủ động sử dụng chất chống đông — từ bộ thu nhiệt mặt trời vào bộ trao đổi nhiệt để đun nóng nước uống để lưu trữ và sử dụng trong gia đình — hoặc đun nóng nước trực tiếp, sau đó được bơm vào bể chứa.
Hệ thống chủ động và thụ động có các tiểu loại dành riêng cho các điều kiện khí hậu, nhiệm vụ, năng lực và ngân sách khác nhau. Loại nào phù hợp với bạn sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Mặc dù đắt hơn các hệ thống thụ động, nhưng máy nước nóng năng lượng mặt trời chủ động lại hiệu quả hơn. Có hai loại hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời chủ động:
Trong hệ thống trực tiếp chủ động, nước uống đi trực tiếp qua bộ thu và vào bể chứa để sử dụng. Hệ thống này phù hợp nhất với những nơi có khí hậu ôn hòa, nơi nhiệt độ hiếm khi xuống dưới mức đóng băng.
Hệ thống gián tiếp chủ động tuần hoàn chất lỏng không được làm lạnh qua các bộ thu nhiệt mặt trời và vào bộ trao đổi nhiệt, tại đó nhiệt của chất lỏng được truyền vào nước uống. Sau đó, nước được tái chế vào bể chứa để sử dụng trong gia đình. Hệ thống gián tiếp chủ động rất cần thiết cho những vùng có khí hậu lạnh, nơi nhiệt độ thường xuống dưới mức đóng băng. Nếu không có 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 lựa chọn rẻ hơn và đơn giản hơn, nhưng cũng có xu hướng kém hiệu quả hơn so với hệ thống chủ động. Tuy nhiên, chúng có thể đáng tin cậy hơn và bền hơn, vì vậy bạn không nên bỏ qua chúng như một lựa chọn, đặc biệt là nếu bạn có ngân sách hạn hẹp.
Hệ thống lưu trữ thu nhiệt tích hợp (ICS) là hệ thống đơn giản nhất trong tất cả các hệ thống làm nóng nước 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 có nguy cơ đóng băng rất thấp. Hệ thống ICS có thể đơn giản chỉ là một bể chứa nước đen lớn hoặc một loạt các ống đồng nhỏ hơn gắn trên 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.
Hệ thống ICS thường được sử dụng để làm nóng nước trước cho các máy nước nóng thông thường. Trong hệ thống như vậy, khi cần nước, nước sẽ rời khỏi bể chứa/bình thu và đi đến máy nước nóng truyền thống trong nhà.
Một cân nhắc quan trọng đối với hệ thống ICS là kích thước và trọng lượng: vì bản thân các bể chứa cũng là bộ thu gom nên chúng lớn và nặng. Kết cấu phải đủ chắc chắn để hỗ trợ hệ thống ICS cồng kềnh, điều này có thể không thực tế hoặc không thể thực hiện được đối với một số ngôi nhà. Một nhược điểm khác của hệ thống ICS là nó dễ bị đóng băng và thậm chí vỡ trong thời tiết lạnh hơn, khiến nó chỉ phù hợp để sử dụng ở những vùng có khí hậu ấm hơn hoặc thoát nước trước khi thời tiết lạnh đến.
Hệ thống ống nhiệt dựa trên chu trình nhiệt. Nước tuần hoàn khi nước ấm dâng lên và nước lạnh rơi xuống. Chúng có một bể chứa giống như một thiết bị ICS, nhưng bộ thu nhiệt dốc xuống từ bể chứa để cho phép chu trình nhiệt.
Bộ thu nhiệt thu thập ánh sáng mặt trời và đưa nước nóng trở lại bể chứa thông qua một vòng kín hoặc ống dẫn nhiệt. Mặc dù nhiệt hiệu quả hơn hệ thống ICS, nhưng chúng không thể được sử dụng ở nơi có nhu cầu xả nước thường xuyên.
Bạn sử dụng càng nhiều nước nóng thì khả năng máy nước nóng năng lượng mặt trời của bạn sẽ tự trả tiền theo thời gian càng cao. Máy nước nóng năng lượng mặt trời là giải pháp tiết kiệm chi phí nhất cho những hộ gia đình có nhiều thành viên hoặc nhu cầu sử dụng nước nóng cao.
Một máy nước nóng năng lượng mặt trời thông thường có giá khoảng 9.000 đô la trước khi có ưu đãi của liên bang, lên tới 13.000 đô la cho các mẫu máy có công suất cao hơn. Hệ thống nhỏ có thể có giá chỉ 1.500 đô la.
Giá cả thay đổi tùy thuộc vào 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 thiết bị 60 gallon), nhưng chúng không hoạt động trong mọi điều kiện khí hậu, vì vậy nếu nhiệt độ bình thường trong nhà bạn dưới mức đóng băng, bạn không còn lựa chọn nào khác ngoài việc phải chi tiền Mua một hệ thống gián tiếp chủ động hoặc ít nhất là sử dụng một hệ thống khác trong một thời điểm trong năm.
Trọng lượng và kích thước của các hệ thống thụ động rẻ hơn có thể không phù hợp với tất cả mọi người. Nếu kết cấu của bạn không chịu được trọng lượng của hệ thống thụ động hoặc bạn không có đủ không gian, hệ thống chủ động đắt tiền hơn sẽ là lựa chọn tốt nhất của bạn.
Nếu bạn đang xây nhà mới hoặc tái cấp vốn, bạn có thể tính chi phí cho máy nước nóng năng lượng mặt trời mới vào khoản thế chấp của mình. Bao gồm chi phí cho máy nước nóng năng lượng mặt trời mới trong khoản thế chấp 30 năm sẽ khiến bạn mất từ ​​13 đến 20 đô la một tháng. Kết hợp với các ưu đãi của liên bang, bạn có thể chỉ phải trả từ 10 đến 15 đô la một tháng. Vì vậy, nếu bạn đang xây nhà mới hoặc tái cấp vốn và hóa đơn nước nóng thông thường của bạn là hơn 10-15 đô la một tháng, bạn sẽ bắt đầu tiết kiệm tiền ngay lập tức. Bạn sử dụng càng nhiều nước, hệ thống sẽ tự trả tiền cho chính nó càng nhanh.
Ngoài chi phí mua và lắp đặt hệ thống, bạn cũng cần cân nhắc đến chi phí vận hành hàng năm. Trong một hệ thống thụ động đơn giản, chi phí này có thể bỏ qua hoặc không. Nhưng trong hầu hết các hệ thống sử dụng máy nước nóng thông thường và máy nước nóng 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 nước nóng thông thường.
Bạn không phải trả toàn bộ giá cho hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời mới. Tín dụng thuế liên bang có thể giảm đáng kể chi phí lắp đặt. Tín dụng thuế năng lượng tái tạo dân dụng liên bang (còn gọi là ITC hoặc Tín dụng thuế đầu tư) có thể cung cấp khoản tín dụng thuế 26% cho máy nước nóng năng lượng mặt trời. Nhưng có một số điều kiện để đủ điều kiện:
Nhiều tiểu bang, thành phố và cơ quan tiện ích cung cấp các ưu đãi và chiết khấu 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.
Linh kiện máy nước nóng năng lượng mặt trời có sẵn tại nhiều chuỗi cửa hàng quốc gia, chẳng hạn như Home Depot. Bạn cũng có thể mua trực tiếp từ nhà sản xuất, với Duda Diesel và Sunbank Solar cung cấp nhiều lựa chọn máy nước nóng năng lượng mặt trời dân dụng tuyệt vời. Các đơn vị lắp đặt tại 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 loại máy nước nóng năng lượng mặt trời nào, nên bạn nên làm việc với một chuyên gia khi lựa chọn và lắp đặt hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời lớn hơn.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời không còn phổ biến như trước nữa. Nguyên nhân chủ yếu là do giá tấm pin mặt trời giảm mạnh, khiến nhiều người vốn định lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời nay không còn sử dụng điện do tấm pin mặt trời tạo ra để đun nước nữa.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm nhiều diện tích, và đối với những chủ nhà muốn tự sản xuất điện mặt trời, có thể hợp lý hơn khi tận dụng tối đa không gian có sẵn và loại bỏ hoàn toàn máy nước nóng năng lượng mặt trời, thay vào đó là mua tấm pin mặt trời.
Tuy nhiên, nếu bạn không có đủ chỗ để lắp tấm pin mặt trời, máy nước nóng năng lượng mặt trời vẫn có thể là lựa chọn phù hợp vì chúng chiếm ít diện tích hơn nhiều so với tấm pin mặt trời. Máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng là lựa chọn tuyệt vời cho những người sống ở vùng sâu vùng xa hoặc là giải pháp bổ sung thân thiện với môi trường cho nguồn điện mặt trời hiện có. Máy nước nóng điện hiện đại rất hiệu quả và khi sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với máy nước nóng năng lượng mặt trời, sẽ giúp bạn tiết kiệm rất nhiều tiền và giảm phát thải khí 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 lên tới 13.000 đô la. Để xem chi phí lắp đặt toàn bộ hệ thống năng lượng mặt trời cho ngôi nhà của bạn là bao nhiêu, bạn có thể nhận báo giá miễn phí, không ràng buộc từ một công ty năng lượng mặt trời hàng đầu trong khu vực của bạn bằng cách điền vào biểu mẫu bên dưới.
Việc có nên sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời hay không hoàn toàn phụ thuộc vào nơi bạn sống, nhu cầu và sở thích của bạn, cũng như việc bạn có dự định lắp đặt tấm pin mặt trời hay không. Máy nước nóng năng lượng mặt trời không còn được ưa chuộng nữa phần lớn là do sự phát triển của điện mặt trời tại nhà: Những người lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng muốn sử dụng điện mặt trời và thường chọn loại bỏ những máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm nhiều diện tích trên mái nhà.
Nếu bạn có không gian, máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể giúp bạn giảm hóa đơn tiền nước nóng. Khi sử dụng kết hợp 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 thông thường có giá khoảng 9.000 đô la, với các mẫu cao cấp có giá lên tới hơn 13.000 đô la. Máy nước nóng 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 sương mù, mưa hoặc nhiều mây, cũng như vào ban đêm. Mặc dù điều này có thể khắc phục được bằng các máy sưởi phụ trợ truyền thống, nhưng đây vẫn là một nhược điểm chung của tất cả các công nghệ năng lượng mặt trời. Bảo trì có thể là một lần tắt máy khác. Mặc dù nhìn chung cần rất ít bảo trì, một số máy nước nóng năng lượng mặt trời cần được thoát nước, vệ sinh và chống ăn mòn thường xuyên.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời luân chuyển chất lỏng qua các bộ thu nhiệt mặt trời (thường là tấm phẳng hoặc ống), làm nóng chất lỏng và đưa đến bể chứa hoặc bộ trao đổi nhiệt, tại đây chất lỏng được sử dụng để làm nóng nước sinh hoạt.
Christian Yonkers là một nhà văn, nhiếp ảnh gia, nhà làm phim và người yêu thiên nhiên, luôn trăn trở về mối quan hệ giữa con người và hành tinh. Anh làm việc với các thương hiệu và tổ chức có tác động xã hội và môi trường là trọng tâm, giúp họ kể những câu chuyện làm thay đổi thế giới.