सोलर थर्मल वॉटर हीटिंग एक मनमौजी चीज है। पानी का वजन बहुत अधिक होता है, यह जमने पर फैल जाता है और उबलने पर यह पाइपों को स्केलिंग क्षति पहुंचा सकता है। सौर तापीय प्रणालियाँ आश्चर्यजनक रूप से कुशल हैं, और कुछ प्रणालियाँ दशकों तक ठीक काम करती हैं, लेकिन इन्हें भी नियमित निरीक्षण की आवश्यकता होती है। जब एक सौर तापीय प्रणाली विफल हो जाती है, हालांकि, यह खुद को नष्ट करने के बारे में सेट करता है, और कुछ समय के लिए यह स्पष्ट हो गया है कि सौर तापीय जल तापन भविष्य का तरीका नहीं है, सिवाय स्विमिंग पूल जैसे बहुत कम अंत गर्मी के उपयोग के।
एक लंबे समय के लिए, ज्ञान यह रहा है कि जल-ताप के लिए सौर तापीय प्रौद्योगिकी का सापेक्ष दक्षता लाभ विद्युत जल तापन की सुविधा से अधिक है। प्रति वर्ग फुट अधिक ऊर्जा एकत्र करने के लिए सौर तापीय की क्षमता का मतलब है कि एक पारंपरिक इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर को अकेले बिजली देने वाली सौर विद्युत प्रणाली कभी भी सौर तापीय प्रणाली के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करेगी।
हाल ही में, हालांकि, सौर विद्युत (पीवी) लागत में कमी और हवा से पानी ताप पंप प्रौद्योगिकी की परिपक्वता ने एक नया मॉडल प्रदान किया है: सौर-विद्युत सहायता प्राप्त ताप पंप जल तापन (एचपीडब्ल्यूएच)। एचपीडब्ल्यूएच सौर तापीय की तुलना में कम कमियों के साथ आता है, आवासीय अनुप्रयोगों के लिए एक छोटे मूल्य टैग के साथ।
नीचे दी गई जानकारी एक दक्षता कारक (2.5 का ईएफ) और 1,800 किलोवाट प्रति वर्ष रेटिंग के साथ एक ताप पंप वॉटर हीटर के उपयोग को मानती है, जिसमें 1 से 1.3 किलोवाट ग्रिड-बंधे पीवी को मौजूदा स्थापना या सिस्टम में जोड़ा जाता है जहां PV कम से कम 1,400 kWh/kW/वर्ष का उत्पादन करता है।
पीवी लाभ
कम अग्रिम लागत: यह देखते हुए कि कम लागत वाली खुली प्रणालियां घरेलू जल तापन के लिए अनुपयुक्त साबित हुई हैं, सौर तापीय की स्थापित लागत एक बंद लूप (ग्लाइकॉल ऑर्ड्रेनबैक), दो-टैंक (या भंडारण प्लसटैंकलेस) प्रणाली पर आधारित होनी चाहिए, पूरी तरह से स्थापित। चार लोगों के परिवार के लिए डिज़ाइन की गई ऐसी प्रणाली की औसत कीमत प्रोत्साहन से पहले $7,000 और $10,000 के बीच है। PV संचालित हीट पंप वॉटर हीटर की कीमत हीट पंप प्लस लेबर के लिए $1,000 और $2,000 के बीच और अतिरिक्त PV (मौजूदा ग्रिड-बंधे सिस्टम के लिए) के लिए $3,500 और $6,000 के बीच होगी, इस प्रकार प्रोत्साहन से पहले $5,000 और $8,500 के बीच की कुल स्थापित लागत .
स्थापित करने में आसान: एक वॉटर हीटर को दूसरे सिंगल टैंक से बदलना और पीवी सिस्टम में तीन से पांच अतिरिक्त मॉड्यूल जोड़ना एक सिंगल टैंक को दो टैंकों से बदलने और हीट ट्रांसफर फ्लुइड को भारी रूफटॉप पैनल में बदलने की तुलना में कहीं अधिक आसान है, जिसे दबाव परीक्षण और चार्ज किया जाना चाहिए। इंस्टालेशन के बाद। इसके परिणामस्वरूप इंस्टॉलर त्रुटि के कम अवसर मिलते हैं।
कम जगह का उपयोग करता है: सौर तापीय प्रणाली को बैकअप स्रोत (जो सौर अंश को लगभग 60% तक सीमित करता है) के साथ प्रतिस्पर्धा करने से बचने के लिए, दो टैंकों की आवश्यकता होती है: एक बैकअप के लिए, और एक सौर के लिए। जब तक टैंक रहित हीटर अधिकतम मांग को पूरा करने में सक्षम होने के साथ-साथ बहुत कम बिंदु तक गर्मी के प्रवाह को नियंत्रित कर सकता है, तब तक टैंक रहित हीटर के उपयोग से, बड़े खर्च पर, अंतरिक्ष को बचाना संभव है।
रखरखाव की आवश्यकता नहीं: सौर तापीय की अकिलीज़ हील यह है कि यदि सिस्टम काम करना बंद कर देता है, तो यह केवल ऊर्जा का उत्पादन करने में विफल नहीं होता है: यह अपने स्वयं के विनाश के बारे में बताता है। प्रवाह के बिना पैनल जम सकते हैं या स्थिर हो सकते हैं और ज़्यादा गरम हो सकते हैं (नीचे देखें)। इलेक्ट्रॉनिक डिफरेंशियल कंट्रोलर और सर्कुलेटर पंप (पंपों) का सालाना निरीक्षण किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे ठीक से काम कर रहे हैं और कोई पैमाना या जंग शुरू नहीं हुआ है जिससे सिस्टम फेल हो जाए। पाइपिंग की भी जाँच की जानी चाहिए, विशेष रूप से पुराने भवनों में ड्रेनबैक सिस्टम के लिए जो समय के साथ व्यवस्थित हो सकते हैं और लाइनों में तरल पदार्थ को फंसा सकते हैं। ये वार्षिक निरीक्षण एक पेशेवर द्वारा किया जाना चाहिए, और वार्षिक गैस बचत का आधा खर्च होगा।
स्थिर नहीं हो सकता: चूंकि एक सौर तापीय पैनल 42ºF तक के तापमान पर जम सकता है, सौर तापीय प्रणालियों के लिए पूरे अमेरिका में फ्रीज संरक्षण की आवश्यकता होती है। ड्रेनबैक सिस्टम के अपवाद के साथ, फ्रीज प्रोटेक्शन सिस्टम "सक्रिय" हैं। इसका मतलब है कि उन्हें कम तापमान की प्रतिक्रिया में संचालित करने के लिए एक उपकरण की आवश्यकता होती है। एक परिणाम के रूप में, और चूंकि उन्हें शायद ही कभी कार्य करने की आवश्यकता होती है, फ्रीज सुरक्षा विफलताएं आम और विनाशकारी दोनों हैं, जिसके परिणामस्वरूप कलेक्टर सरणी को हजारों डॉलर का नुकसान होता है।
ज़्यादा गरम नहीं हो सकता: ज़्यादा गरम करना सौर तापीय प्रणालियों के साथ अक्सर अनदेखी की जाने वाली समस्या है। जुलाई में जनवरी की तुलना में लगभग दोगुनी सौर ऊर्जा वितरित की जाती है। इस प्रकार, जनवरी में गर्म पानी की लागत में महत्वपूर्ण अंतर लाने वाली कोई भी प्रणाली जुलाई में बेहतर प्रदर्शन करेगी। इसके परिणामस्वरूप ठहराव की अवधि होती है जहां सौर ताप के लिए कोई उपयोग नहीं होता है और पैनल के माध्यम से कोई प्रवाह नहीं होता है। इस स्थिति के तहत, पैनल लगभग 400ºF तक गर्म हो जाएंगे। इससे नुकसान हो सकता है और कलेक्टर भागों के बिगड़ने में तेजी आ सकती है। ऐसे रेडिएटर सिस्टम हैं जिन्हें इस प्रभाव को कम करने के लिए पैनलों में जोड़ा गया है, लेकिन इस पर कोई ठोस डेटा नहीं है कि गर्म दिन में स्थिर कलेक्टर को ठंडा करने के लिए कितने रेडिएटर की आवश्यकता होती है।
कोई स्केल बिल्ड अप नहीं: स्केल किसी भी प्रकार के वॉटर हीटर का # 1 दुश्मन है। गर्मी से घुले हुए ठोस पदार्थ पानी से अवक्षेपित हो जाते हैं, जहां वे गर्म सतह पर जमा होते हैं। यहां तक कि संग्राहक पक्ष पर एक स्थानांतरण द्रव के उपयोग के साथ, ताप विनिमायक के साथ स्केल एक समस्या हो सकती है, जिससे ट्यूबों को बंद कर दिया जाता है जिससे पानी गर्मी प्राप्त करने के लिए बहता है। हीट पंप से पानी को गर्म करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला कम तापमान टैंक में पैमाने के निर्माण की प्रवृत्ति को कम करता है।
100 प्रतिशत सौर अंश प्राप्य: मौसम की अनियमितता और गर्म पानी की बड़ी मात्रा में भंडारण की अव्यवहारिकता के कारण, 100 प्रतिशत विश्वसनीयता प्रदान करने वाले किसी भी सौर तापीय प्रणाली में 100 प्रतिशत सौर अंश नहीं हो सकता है। SRCC OG300 प्रोटोकॉल के तहत सबसे उच्च श्रेणी के सिस्टम में 90 प्रतिशत सौर अंश होता है। हीट पंप वॉटर हीटर के लिए सौर स्रोत के रूप में ग्रिड-बंधे पीवी का उपयोग करने से सिस्टम को एक साल बाद तक उपयोग के लिए ग्रिड में "स्टोर" करने की अनुमति मिलती है। ऊपर की कीमत की तुलना एक थर्मल सिस्टम पर आधारित है जिसमें 80 प्रतिशत सौर अंश बनाम 100 प्रतिशतपीवी पानी के ताप के लिए ऑफसेट है।
ग्रिड डिमांड मैनेजमेंट: हालांकि हीट पंप वॉटर हीटिंग ग्रिड में एक लोड जोड़ता है जब गैस या प्रोपेन यूनिट को बदलने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, पीवी दिन के उजाले के घंटों के दौरान ग्रिड में बिजली जोड़ता है जहां समुदाय द्वारा इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है। अधिकांश घरेलू गर्म पानी का उपयोग सुबह और शाम के समय किया जाता है, जब पूरे समुदाय में बिजली की कम मांग होती है। यदि उपयोगिता इस लाभ का उपयोग करने का चुनाव करती है, तो यह ग्रिड पर अतिरिक्त बिजली उपलब्ध होने पर स्मार्ट मीटर के माध्यम से वॉटर हीटर को गर्म करने की क्षमता भी जोड़ सकती है। घर को गर्म पानी से बचाने के लिए मिक्सिंग वाल्व के साथ कंडक्शन में इस्तेमाल किया जाता है, यह प्रभावी रूप से गर्म पानी को "बैंक" करता है और हीट पंप को चालू करने की आवश्यकता में देरी कर सकता है।
कोई CO2 उत्सर्जन नहीं: प्राकृतिक गैस या प्रोपेन का कोई भी उपयोग, चाहे वह कितना भी कुशल या सस्ता क्यों न हो, इसके परिणामस्वरूप वातावरण में CO2 जुड़ जाता है जो आज सभ्यता का सामना करने वाला # 1 जोखिम कारक है। एक हीट पंप वॉटर हीटर जो PV द्वारा 100 प्रतिशत पावर्ड (या ऑफ़सेट) है, उस समस्या में कोई योगदान नहीं देता है।
नुकसान
शुद्ध ग्रिड दक्षता बनाम प्रत्यक्ष गैस उपयोग: बिजली के उपयोग के साथ गैस के उपयोग की तुलना करते समय मानक अनुमान यह है कि रूपांतरण और संचरण हानियों के लिए लेखांकन के बाद, एक इकाई को वितरित करने के लिए जीवाश्म ईंधन ऊर्जा (गैस, तेल, कोयला) की तीन इकाइयां लगती हैं। विद्युत ऊर्जा। इस प्रकार तर्क यह है कि यदि गैस को उपयोग के स्थान तक पहुंचाया जा सकता है, तो बिजली का उपयोग करने की तुलना में गैस का उपयोग करना अधिक कुशल है। चूंकि अधिकांश जीवाश्म-ईंधन वाले वॉटर हीटर केवल लगभग 60 प्रतिशत कुशल हैं, यह प्रभाव केवल आधा है महत्वपूर्ण के रूप में प्रकट होता है। इसके अतिरिक्त, जीवाश्म-ईंधन वाले वॉटर हीटर अक्षय पोर्टफोलियो मानकों का लाभ उठाने में विफल रहते हैं जो कि वितरित बिजली के लिए उपयोग की जाने वाली गैस के अनुपात को और कम करते हैं।
गर्म हवा की आवश्यकता: हीट पंप वॉटर हीटर की दक्षता उपलब्ध ताप स्रोत पर निर्भर करती है जो आमतौर पर उस स्थान की हवा होती है जिसमें हीटर रखा जाता है। समशीतोष्ण जलवायु में बिना गर्म स्थानों में स्थापित, यह कोई समस्या नहीं प्रस्तुत करता है। हालांकि, अगर वॉटर हीटर की जगह गर्म हो जाती है या 55º-60ºF से नीचे गिर जाती है, तो बैकअप तत्व की आवश्यकता होगी और दक्षता प्रभावित होगी। इसके विपरीत, हीट पंप वॉटर हीटर उस स्थान को ठंडा और dehumidify करेगा जिसमें वह स्थित है। यह एक वांछनीय विशेषता हो सकती है।
बाजार में नया: हालांकि एयर-टू-वाटर हीट पंप वॉटर हीटिंग केवल आजमाई हुई और सच्ची अवधारणाओं का उपयोग करता है, घरेलू एचपीडब्ल्यूएच ने उपभोक्ता बाजार पर केवल बीस वर्षों का विकास किया है: इसकी दक्षता और आसानी में आश्वस्त होने के लिए काफी लंबा है, लेकिन इतना लंबा नहीं कि व्यापक हो सके। जबकि डीओई के एनर्जी स्टार सिस्टम द्वारा मान्यता प्राप्त लगभग पांच सौ सौर थर्मल मॉडल और छह सौ टैंकलेस ("तत्काल") वॉटर हीटर हैं, वर्तमान में केवल 23 मान्यता प्राप्त एचपीडब्ल्यूएच मॉडल हैं।
यह क्या था, सौर तापीय प्रौद्योगिकी ने एक सुधार का प्रतिनिधित्व किया। इसमें अभी भी कुछ वैध अनुप्रयोग हैं, यहाँ तक कि। हालांकि, घरेलू स्तर पर सौर जल तापन में इतनी अनावश्यक कमियां हैं कि यह स्पष्ट है कि भविष्य दूसरी दिशा में है। सौर फोटोवोल्टिक गर्मी-पंप जल-ताप प्रणाली के लिए एक अत्यधिक प्रभावी स्रोत है। जल्द ही, पानी से पानी के ताप पंप बाजार में उपलब्ध हो सकते हैं, लेकिन आज की हवा से पानी प्रणाली जलवायु और विन्यास के आधार पर कई घरों के लिए इष्टतम चयन है।
