Mặc dù chi phí ban đầu của máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể cao hơn so với máy nước nóng truyền thống, nhưng năng lượng mặt trời mà bạn thu được có thể mang lại khoản tiết kiệm khổng lồ và lợi ích môi trường. Nước nóng chiếm 18% lượng năng lượng tiêu thụ của một hộ gia đình, nhưng máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể giúp giảm hóa đơn tiền nước nóng của bạn từ 50 đến 80%.
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, tiết kiệm tiền và có lợi cho hành tinh. Với những 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 một khoản đầu tư tốt cho nhu cầu nước nóng của gia đình bạn hay không.
Để biết chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời hoàn chỉnh cho nhà 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 bằng cách điền vào mẫu bên dưới.
Chức năng cơ bản của máy nước nóng năng lượng mặt trời là cho nước hoặc chất lỏng trao đổi nhiệt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, sau đó tuần hoàn chất lỏng đã được làm nóng trở lại nhà để sử dụng trong sinh hoạt. Các thành phần cơ bản của tất cả các máy nước nóng năng lượng mặt trời bao gồm một bình chứa và một bộ thu nhiệt.
Bộ thu nhiệt là một hệ thống gồm 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 sẽ tuần hoàn trở lại 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 sơ bộ nước trước khi đưa vào bình nước nóng truyền thống trong nhà. Nhưng một số máy nước nóng năng lượng mặt trời làm nóng và 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 hệ thống thu năng lượng mặt trời thụ động đơn giản nhất, nước được đun nóng trong đường ống và sau đó được dẫn trực tiếp đến vòi nước thông qua đường ống khi cần thiết. Các hệ thống 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 trữ và sử dụng trong gia đình — hoặc đun nóng nước trực tiếp, sau đó bơm vào bể chứa.
Các hệ thống chủ động và thụ động có các tiểu loại dành riêng cho các điều kiện khí hậu, nhiệm vụ, công suất và ngân sách khác nhau. Hệ thống nào phù hợp với bạn sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Mặc dù đắt hơn các hệ thống thụ động, máy nước nóng năng lượng mặt trời chủ động hiệu quả hơn. Có hai loại hệ thống làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời chủ động:
Trong hệ thống trực tiếp chủ động, nước uống được dẫn trực tiếp qua bộ thu gom vào bể chứa để sử dụng. Hệ thống này phù hợp nhất với khí hậu ôn hòa, nơi nhiệt độ hiếm khi xuống dưới mức đóng băng.
Hệ thống nước nóng lạnh gián tiếp chủ động tuần hoàn chất lỏng không cần làm lạnh qua các tấm thu năng lượng mặt trời và vào bộ trao đổi nhiệt, nơi nhiệt lượng 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 nước nóng lạnh gián tiếp chủ động rất cần thiết ở những vùng khí hậu lạnh, nơi nhiệt độ thường xuyên xuống dưới mức đóng băng. Nếu không có hệ thống này, đường ống sẽ 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 thường kém hiệu quả hơn so với các 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 nếu bạn có ngân sách hạn chế.
Hệ thống thu gom và lưu trữ tích hợp (ICS) là hệ thống làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời đơn giản nhất – bộ thu gom cũng có thể được sử dụng như một bể chứa. Chúng rất hiệu quả, nhưng chỉ hoạt động tốt ở những vùng khí hậu có nguy cơ đóng băng rất thấp. Một hệ thống ICS có thể đơn giản như một bể chứa lớn màu đen hoặc một loạt các ống đồng nhỏ hơn được gắn trên mái nhà. Các thiết bị ICS với ống đồng nóng lên nhanh hơn do diện tích bề mặt tăng lên, nhưng cũng tản nhiệt nhanh hơn vì lý do tương tự.
Hệ thống ICS thường được sử dụng để làm nóng trước nước cho các bình nước nóng thông thường. Trong hệ thống này, khi cần nước, nước sẽ rời khỏi bể chứa/bình thu gom và đi đến bình nước nóng truyền thống trong nhà.
Một yếu tố quan trọng cần xem xét đối với hệ thống ICS là kích thước và trọng lượng: vì bản thân các bể chứa cũng là nơi thu gom nước, nên chúng rất lớn và nặng. Kết cấu phải đủ chắc chắn để chịu được trọng lượng của một hệ thống ICS cồng kềnh, điều này có thể không thực tế hoặc không thể thực hiện được đối với một số hộ gia đình. Một nhược điểm khác của hệ thống ICS là nó dễ bị đóng băng và thậm chí vỡ trong thời tiết lạnh, khiến nó chỉ thích hợp để sử dụng ở những vùng khí hậu ấm áp hoặc cần phải xả hết nước trước khi thời tiết lạnh đến.
Hệ thống đối lưu nhiệt dựa trên chu trình nhiệt. Nước tuần hoàn khi nước ấm nổi lên và nước lạnh chìm xuống. Chúng có một bể chứa giống như hệ thống đối lưu nhiệt (ICS), nhưng bộ thu nhiệt dốc xuống từ bể để cho phép chu trình nhiệt diễn ra.
Hệ thống thu gom nước nóng bằng đối lưu tự nhiên thu thập ánh sáng mặt trời và dẫn nước nóng trở lại bể chứa thông qua một vòng kín hoặc ống dẫn nhiệt. Mặc dù hệ thống đối lưu tự nhiên hiệu quả hơn hệ thống tuần hoàn khép kín (ICS), nhưng chúng không thể được sử dụng ở những nơi cần xả nước thường xuyên.
Bạn càng sử dụng nhiều nước nóng, máy nước nóng năng lượng mặt trời càng có khả năng hoàn vốn theo thời gian. Máy nước nóng năng lượng mặt trời là giải pháp tiết kiệm chi phí nhất cho các hộ gia đình có nhiều thành viên hoặc nhu cầu sử dụng nước nóng cao.
Một bình nước nóng năng lượng mặt trời thông thường có giá khoảng 9.000 đô la trước khi tính đến các ưu đãi của chính phủ liên bang, và có thể lên tới hơn 13.000 đô la đối với các mẫu công suất lớn hơn. Các hệ thống nhỏ hơn có thể có giá chỉ từ 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, và nhiều yếu tố khác. Mặc dù hệ thống ICS là lựa chọn rẻ nhất (khoảng 4.000 đô la cho một hệ thống 60 gallon), nhưng chúng không hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện khí hậu, vì vậy nếu nhà bạn thường xuyên có nhiệt độ dưới mức đóng băng, bạn không còn lựa chọn nào khác ngoài việc mua một hệ thống sưởi gián tiếp chủ động, hoặc ít nhất là sử dụng một hệ thống khác trong một phần của năm.
Trọng lượng và kích thước của các hệ thống thụ động giá rẻ hơn có thể không phù hợp với tất cả mọi người. Nếu cấu trúc của bạn không thể chịu được trọng lượng của hệ thống thụ động hoặc bạn không có đủ không gian, thì hệ thống chủ động đắt tiền hơn vẫn là lựa chọn tốt nhất của bạn.
Nếu bạn đang xây nhà mới hoặc tái thế chấp, bạn có thể tính chi phí máy nước nóng năng lượng mặt trời mới vào khoản vay thế chấp của mình. Việc bao gồm chi phí máy nước nóng năng lượng mặt trời mới trong khoản vay thế chấp 30 năm sẽ giúp bạn tiết kiệm từ 13 đến 20 đô la mỗi tháng. Kết hợp với các ưu đãi của chính phủ, bạn có thể chỉ phải trả từ 10 đến 15 đô la mỗi tháng. Vì vậy, nếu bạn đang xây nhà mới hoặc tái thế chấp và hóa đơn tiền nước nóng truyền thống của bạn trên 10-15 đô la mỗi tháng, bạn sẽ bắt đầu tiết kiệm tiền ngay lập tức. Bạn càng sử dụng nhiều nước, hệ thống sẽ càng nhanh chóng hoàn vốn.
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 đáng kể. Nhưng trong hầu hết các hệ thống sử dụng bình 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 cần phải trả toàn bộ giá của một hệ thống làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời mới. Các khoản 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 được 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 công ty điện lực cung cấp các chương trình ưu đãi và giảm giá riêng cho việc lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời. Hãy tham khảo cơ sở dữ liệu DSIRE để biết thêm thông tin về quy định.
Các linh kiện máy nước nóng năng lượng mặt trời có bán tại nhiều chuỗi cửa hàng lớn trên toàn quốc, chẳng hạn như Home Depot. Bạn cũng có thể mua trực tiếp từ nhà sản xuất, với Duda Diesel và Sunbank Solar cung cấp một số lựa 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 lựa chọn máy nước nóng năng lượng mặt trời phù hợp, nên tốt nhất là nên tham khảo ý kiến ​​chuyên gia khi lựa chọn và lắp đặt hệ thống máy nước nóng năng lượng mặt trời quy mô lớn.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời không còn phổ biến như trước đây. Điều này chủ yếu là do giá thành của các tấm pin mặt trời giảm mạnh, khiến nhiều người lẽ ra sẽ lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời nay lại không sử dụng điện năng do các tấm pin mặt trời tạo ra để đun nước.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm diện tích đáng kể, và đối với những chủ nhà muốn tự sản xuất điện năng lượng mặt trời, việc tối ưu 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 là lựa chọn hợp lý hơn.
Tuy nhiên, nếu bạn không có đủ không gian để lắp đặt tấm pin mặt trời, bình nước nóng năng lượng mặt trời vẫn là một lựa chọn tốt vì chúng chiếm ít diện tích hơn nhiều so với tấm pin mặt trời. Bình 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 giải pháp bổ sung thân thiện với môi trường cho hệ thống năng lượng mặt trời hiện có. Bình nước nóng điện hiện đại rất hiệu quả, và khi được cung cấp năng lượng bằng năng lượng mặt trời và kết hợp với bình nước nóng năng lượng mặt trời, sẽ giúp bạn tiết kiệm được rất nhiều tiền và giảm lượng khí thải nhà kính.
Đối với nhiều chủ nhà, quyết định cuối cùng phụ thuộc vào giá cả. Máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể có giá lên tới 13.000 đô la. Để biết chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời hoàn chỉnh cho ngôi nhà của bạn, bạn có thể nhận báo giá miễn phí, không ràng buộc từ một công ty năng lượng mặt trời hàng đầu trong khu vực bằng cách điền vào biểu mẫu bên dưới.
Việc có nên sử dụng bình 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. Sự suy giảm thị phần của bình nước nóng năng lượng mặt trời phần lớn là do sự phổ biến của hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng: Những người lắp đặt bình nước nóng năng lượng mặt trời cũng muốn sử dụng điện năng lượng mặt trời, và thường chọn loại bỏ những bình nước nóng năng lượng mặt trời cũ vì chúng chiếm diện tích mái nhà quý giá.
Nếu có đủ không gian, máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể giúp giảm hóa đơn tiền nước nóng của bạn. Khi được sử dụng kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác, máy nước nóng năng lượng mặt trời vẫn là một 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 thể lên đến hơn 13.000 đô la. Các 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 có sương mù, mưa hoặc nhiều mây, cũng như vào ban đêm. Mặc dù điều này có thể được khắc phục bằng các thiết bị 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 cũng có thể là một lý do khác khiến máy ngừng hoạt động. Mặc dù nhìn chung cần rất ít bảo trì, nhưng một số máy nước nóng năng lượng mặt trời cần được xả nước, vệ sinh và chống ăn mòn thường xuyên.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời tuần hoàn chất lỏng qua các tấm thu năng lượng mặt trời (thường là tấm phẳng hoặc ống), làm nóng chất lỏng và đưa đến bình chứa hoặc bộ trao đổi nhiệt, nơi 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 thích hoạt động ngoài trời, luôn quan tâm đến mối liên hệ giữa con người và hành tinh. Anh hợp tác với các thương hiệu và tổ chức đặt trọng tâm vào tác động xã hội và môi trường, giúp họ kể những câu chuyện thay đổi thế giới.