Sončno toplotno ogrevanje vode je temperamentna stvar. Voda veliko tehta, širi se, ko zmrzne, in lahko povzroči poškodbe na ceveh, ko vreli. Solarni toplotni sistemi so čudovito učinkoviti, nekateri sistemi delujejo prav v redu desetletja, vendar tudi ti potrebujejo redni pregled. Ko pa sončni toplotni sistem ne uspe, se zanaša na samo uničevanje in že nekaj časa je jasno, da sončno toplotno ogrevanje vode ni način prihodnosti, razen zelo nizke uporabe toplote, kot so bazeni.
Že dolgo časa je bila modrost, da relativna učinkovitost sončne toplotne tehnologije za ogrevanje vode več kot odtehta udobje električnega ogrevanja vode. Sposobnost sončne termično zbiranje več energije na kvadratni metrih pomeni, da sončni električni sistem, ki napaja samo običajni električni grelnik vode, ne bo nikoli konkuriral sončnemu termalnemu sistemu.
V zadnjem času pa so zmanjšanje stroškov sončne električne (PV) in dozorevanje tehnologije toplotne črpalke zrak-voda zagotovili nov model: sončno-električno toplotno črpalko ogrevanje vode (HPWH). HPWH ima manj pomanjkljivosti kot sončna toplotna, z manjšo ceno za stanovanjske aplikacije.
Spodaj navedene informacije predvidevajo uporabo grelnika vode s toplotno črpalko s faktorjem učinkovitosti (EF 2,5) in oceno 1.800 kWh na leto, pri tem pa je 1 do 1,3 kW mrežno privezanega PV dodana obstoječi namestitvi ali sistemu v regiji, kjer PV proizvaja najmanj 1.400 kWh/kW/leto.
Prednosti PV
Nižji stroški vnaprej: glede na to, da se je izkazalo, da odprti sistemi z nižjimi stroški ni primeren za domače ogrevanje vode, bi morali nameščeni stroški sončne termalne energije temeljiti na zaprti zanki (glikol ali odtok), dvo-tankovski (ali skladiščni plus tankless) sistem, v celoti nameščen. Povprečna cena za tak sistem, namenjen štiriletni družini, je med 7.000 in 10.000 $ pred spodbudami. Grelnik vode za toplotno črpalko na PV bo za toplotno črpalko plus delovno silo stal med 1.000 in 2.000 dolarji ter med 3.500 in 6.000 dolarji za dodatni PV (do obstoječega omrežja privezanega sistema), s čimer je skupni nameščen strošek med 5.000 in 8.500 $ pred spodbudami.
Lažje namestiti: Zamenjava grelnika vode z drugim enojnim rezervoarjem in dodajanje treh do petih dodatnih modulov v PV sistem je veliko lažje kot zamenjava enega rezervoarja z dvema rezervoarjema in cevne tekočine za prenos toplote na težke strešne plošče, ki morajo biti tlak testirane in napolnjene po namestitvi. Rezultat tega je manj možnosti za napako namestitvenega programa.
Uporablja manj prostora: Da ne bi sončni toplotni sistem konkuriral viru za varnostno kopijo (ki omejuje sončno frakcijo na približno 60%), sta potrebna dva rezervoarja: ena za varnostno kopijo, in ena za sončno. Z uporabo grelnika brez rezervoarja je mogoče prihraniti prostor, na velike stroške, dokler lahko grelnik brez rezervoarja modulira pretok toplote do zelo nizke točke, hkrati pa lahko zadosti tudi največjemu povpraševanju.
Ne potrebuje vzdrževanja: Ahilova peta sončne termalne energije je, da če sistem preneha z delovanjem, ne proizvede samo energije: določa o lastnem samouničenju. Brez pretoka lahko plošče zamrznejo ali stagnizirajo in se grejejo (glej spodaj). Elektronski upravljalnik za razlikovanje in črpalke za obtok je treba pregledati letno, da se zagotovi, da delujejo pravilno in da se ni začela nobena tehtnica ali korozija, ki bi privedla do okvare sistema. Prav tako je treba preveriti cev, zlasti za odtočne sisteme v starejših stavbah, ki se lahko poravnajo skozi čas in pasti tekočine v progah. Te letne preglede mora opraviti strokovnjak in bo stal polovico letnega prihranka plina.
Ne more zamrzniti: Ker lahko sončna toplotna plošča zamrzne pri temperaturah do 42ºF, je zaščita za zamrznitev po vsej celini ZDA potrebna za sončne termalne sisteme. Z izjemo sistemov za odtok so sistemi za zaščito pred zamrznitevmi "aktivni". To pomeni, da potrebujejo napravo za delovanje kot odgovor na nizko temperaturo. Kot posledica tega, in ker so redko zahtevajo, da delujejo, zamrznitev zaščitne napake so tako pogoste in katastrofalne, kar je povzročilo tisoče dolarjev škode na zbiralnik polje.
Ne moremo se greti: Ogrevanje je pogosto spregledan problem s sončnimi toplotnimi sistemi. Julija je dobavljeno približno dvakrat več sončne energije kot januarja. Tako bo vsak sistem, ki bo januarja bistveno razlikol v stroških tople vode, v juliju pretiraval. To ima za rezultat obdobja stagnacije, kjer ni uporabe za sončno toploto in ne pretoka skozi ploščo(-e). Pod tem pogojem se bodo plošče ogrele na okoli 400ºF znotraj. To lahko povzroči poškodbe in pospeši poslabšanje delov zbiralnika. Obstajajo radiatorski sistemi, ki so bili dodani na plošče za ublažitev tega učinka, vendar ni trdnih podatkov o tem, koliko radiatorja je potrebno ohladiti stagnator kolektor na vroč dan.
Nobena tehtnica se ne kopiči: Tehtnica je #1 sovražnik grelnikov vode katerega koli tipa. Vročina naredi raztopljene trdne snovi padavine iz vode, kjer zbirajo na vroči površini. Tudi z uporabo prenosne tekočine na kolektorski strani, je lahko tehtnica problem z izmenjevalnik toplote s zamašenjem cevi voda teče skozi pridobiti toploto. Nižje temperature, ki se uporabljajo za ogrevanje vode s toplotno črpalko, zmanjšujejo nagnjenost tehtnice do gradnje v rezervoarju.
100-odstotna sončna frakcija je dohodljiva: Zaradi vagarnosti vremena in neskladnosti shranjevanja velikih količin tople vode, noben solarni toplotni sistem, ki ponuja 100-odstotno zanesljivost, ne more imeti 100-odstotne sončne frakcije. Sistemi, ki so najbolj ocenjeni po protokolu SRCC OG300, imajo 90-odstotno sončno frakcijo. Uporaba mrežno privezane PV kot sončni vir za grelnik vode toplotne črpalke omogoča, da sistem "shranjuje" moč v omrežju za uporabo do enega leta kasneje. Primerjava cen zgoraj temelji na toplotnem sistemu z 80-odstotno sončno frakcijo v primerjavi s 100-odstotnim PV odmik za ogrevanje vode.
Upravljanje povpraševanja po omrežju: Čeprav ogrevanje vode s toplotno črpalko v omrežje doda obremenitev, ko se uporablja za zamenjavo plinske ali propanske enote, PV dodaja energijo v omrežje med vrhnjem dnevno svetlobno uro, kjer ga bo najverjetneje potrebovala skupnost. Večina gospodinjske tople vode se uporablja zgodaj zjutraj in zvečer, ko je manj električnega povpraševanja po skupnosti. Če se pripomoček izvoli za uporabo te prednosti, bi lahko dodal tudi možnost, da se grelnik vode ogreje skozi pametni meter, ko je na voljo odvečna elektrika na omrežju. Uporablja se pri prevodu z mešalnim ventilom za zaščito hiše pred skalnato vodo, učinkovito "banks" vroče vode in lahko zavleče potrebe po vklop toplotne črpalke.
Brez emisij CO2: Vsaka uporaba zemeljskega plina ali propana, ne glede na to, kako učinkovit ali poceni, ima za rezultat dodajanje CO2 ozračju, ki je #1 dejavnik tveganja, s katerim se danes sooča civilizacija. Grelnik vode toplotne črpalke, ki ga PV napaja 100 odstotkov (ali odmik), ne prispeva k temu problemu.
Slabosti
Učinkovitost omrežja proti neposredni uporabi plina: Standardna predpostavka pri primerjavi uporabe plina z električno uporabo je, da je po obračunavanju izgub pri pretvorbi in prenosu potrebno tri enote energije fosilnega goriva (plin, olje, premog) za dobavo ene enote električne energije. Tako je razlog, da je, če se plin lahko dobavi do točke uporabe, učinkovitejša uporaba plina kot uporaba električne energije. Ker je večina grelnikov vode na fosilna goriva učinkovita le približno 60 odstotkov, je ta učinek le pol manj pomemben, kot se zdi. Poleg tega grelniki vode na fosilna goriva ne izkoriščajo standardov obnovljivih portfeljev, ki dodatno zmanjšujejo razmerje med plinom, uporabljenim za dobavo električne energije.
Potreben je topel zrak: Učinkovitost grelnika vode toplotne črpalke je odvisna od razpoložljivega vira toplote, ki je običajno zrak v prostoru, v katerega se grelnik postavi. Nameščen v neohranjenih prostorih v zmernih podnebju, to ne predstavlja nobenih težav. Če pa se prostor grelnika vode segreje ali pade pod 55º-60ºF veliko leta, bo potrebno rezervni element in bo trpela učinkovitost. Nasprotno pa se bo grelnik vode toplotne črpalke ohladil in razločil prostor, v katerem se nahaja. To je lahko zaželena funkcija.
Novejši na trgu: Čeprav ogrevanje vode toplotne črpalke zrak-voda uporablja le poizvedne in resnične koncepte, je imelo gospodinjstvo HPWH le približno dvajset let razvoja na potrošniškem trgu: dovolj dolgo, da je lahko prepričano v svojo učinkovitost in lahkoto, vendar ne dovolj dolgo, da bi bilo razširjeno. Medtem ko je približno petsto solarnih toplotnih modelov in šeststo tankless ("instant") grelnikov vode, priznanih s sistemom DOE's Energy Star, je trenutno le 23 priznanih HPWH modelov.
Za kar je bila, solarna toplotna tehnologija je predstavljala izboljšanje. Še vedno ima nekaj zakonitih prošnj. Vendar pa ogrevanje sončne vode na ravni gospodinjstev prihaja s toliko nepotrebnimi slabostmi, da je jasno, da prihodnost leži v drugo smer. Sončni fotonapetostni je zelo učinkovit vir za sistem ogrevanja vode s toplotno črpalko. Kmalu bodo lahko na trgu na voljo toplotne črpalke med vodo in vodo, vendar so današnji sistemi zrak-voda optimalna izbira za veliko gospodinjstev, odvisno od podnebja in konfiguracije.
