PV vs SOLAR TÉRMICA vs GÁS vs BOMBA de CALOR de AQUECIMENTO de ÁGUA

O custo da eletricidade, a estabilidade da rede nacional e a conscientização para uma vida sustentável têm forçado manyconsumers para transformar a tecnologia de energia renovável para aquecimento de água. Os regulamentos nacionais de construção também exigem que pelo menos 50% do aquecimento de água seja feito com algo que não seja um elemento eléctrico. Mas, tal como acontece com muitos produtos no mercado, pode-se encontrar alegações consideravelmente contraditórias no que se refere às diferentes tecnologias. Muitas destas alegações não são nada mais do que marketing “blah” e não têm factos por trás deles.
Por isso, decidimos tentar lançar alguma luz sobre as principais tecnologias de aquecimento de água e a poupança que pode ser alcançada.

A BACKGROUND TO the TECHNOLOGIES

Instantaneous gas water aquacers uses GLP to heat water instantaneously and therefore no geyser (hot waterstorage tank) is neededed. 1kg de GPL “contém” 13,6 kWh de energia e, portanto, pode produzir 11,5 kWh de energia térmica se o aquecedor de gás tem uma eficiência média de 85%.o elemento de aquecimento de água solar fotovoltaica utiliza painéis solares elétricos (painéis fotovoltaicos) para alimentar um aquecimento elétrico element.An o elemento elétrico é quase 100% eficiente. Por outras palavras, se for um elemento 1kW, consumirá 1KW de electricidade para produzir 1kW de produção térmica. Este poder agora vem de um painel fotovoltaico. Os painéis fotovoltaicos devem ser instalados virados para Norte e num ângulo horizontal igual à Latitude da localização e é fundamental que não haja sombreamento no painel. A sombreagem de apenas 2% da superfície do painel pode resultar em mais de 50% de redução da produção do painel.a eficiência dos painéis fotovoltaicos é de cerca de 17% (em condições de laboratório com a célula a 25 ° C). Na vida real, com o sol brilhando sobre a célula, vai aquecer e causar uma diminuição na potência de saída de cerca de 8% (0,4%/°C com 20°CNOCT). O envelhecimento do painel resultará normalmente numa degradação máxima de 2,5% no primeiro ano e até 10% em 10 anos. Em seguida, você precisa de um MPPT para garantir a transferência de potência ideal dos painéis para o elemento. Um MPPT muito bom é tipicamente ser em torno de 95% eficiente e, portanto, você perde mais 5% da energia disponível.aquecedores solares térmicos de água usam a radiação do sol para gerar calor. O tamanho do painel solar irá determinar quanta energia pode ser coletada do sol. Assim, se nós, por exemplo, temos um painel solar 2.4m2 conectado a um Géiser, isso pode nos dar água de 60°C no final de um dia quente ensolarado, mas, durante dias mais frios com menos sol, ele só pode ser capaz de aquecer a água para 35°C. O controlador solar irá então usar Eskom para aquecer a água para 60°C. Se tivermos um painel solar que é apenas metade do tamanho (1.2m2) só sairíamos metade da energia e um elemento eléctrico necessitaria de fazer o resto.um coletor solar de chapa plana de boa qualidade tem uma eficiência de cerca de 73%. A saída de uma taxa de despoluição do termalcolector solar com base na diferença de temperatura entre a água do colector e a temperatura ambiente. Trabalhar em um delta de temperatura média de 17,5 ° c (água he2ng de 15°C a 60°C @20°Cambient) dará cerca de 10% de redução na saída. As perdas térmicas das tubagens isoladas que conectam o painel tesolar ao Geiser são de cerca de 10W / M.bombas de calor de água quente domésticas usam uma pequena quantidade de eletricidade para extrair muita energia do ar envolvente. Assim, uma bomba de calor também está usando a energia do sol, mas apenas indiretamente e assim ele pode trabalhar dia e noite, inverno e verão. A eficiência de uma bomba de calor é chamada de COP. Um valor COP de 4 significa que a bomba de calor produz quatro vezes mais energia térmica do que o que ela usa eletricamente – em outras palavras, uma economia de 75% na conta de água hea2ng.Infelizmente, o COP de uma bomba de calor é dependente da temperatura ambiente e da temperatura da água e assim, em um sistema prático de água quente doméstica usando uma bomba de calor bem projetada, um valor Cop anual realista 3 – em outras palavras, uma economia de 66% na conta de aquecimento de água.

A PRACTICAL EXAMPLE

a family of 4 that use water moderadamente uses about 200L of hot water per day. Para aquecer 200L de água de 15 ° C a 60 ° C é necessário 10,4 kWh. A perda permanente de um tanque B-rated 200L é de 1.6kWh / dia no laboratório, mas com tubagem de sustentação incluído é tipicamente cerca de 3,6 kWh / dia. Portanto, a necessidade total de energia para a água quente desta família é de 14kWh / dia. Se pagarem R2 / kWh por electricidade, o seu aquecimento de água custa-lhes R840/mês. Supondo que o hea2ng de água normalmente perfaz 50% do total da conta elétrica estamos procurando aqui em uma família que gasta cerca de R1680 por mês em eletricidade. Vejamos agora o que as diferentes tecnologias de aquecimento de água podem fazer por elas.um aquecedor de Água Instantâneo pouparia as perdas permanentes no gêiser. Por conseguinte, necessitarão apenas de 10,4 kWh de energia térmica por dia. Com uma unidade de eficiência média de 85% eles vão queimar 0,9 kg de gás por day.At R23 / kg o custo mensal será R624. Assumindo um aumento anual de 10% da tarifa elétrica, bem como um aumento anual de 10% do preço do GPL, eles pouparão R16278 ao longo dos próximos 5 anos na sua conta de aquecimento de água.um sistema solar fotovoltaico de elementos de aquecimento de água normalmente instalado em um gêiser de 200L consiste de 3 x 330W ou 4 x 330WPV painéis. Se eles estão perfeitamente de frente para nós deve, em teoria, ser capaz de obter um máximo de cerca de 5 horas de 990Wout de 3 x 330W painéis (média anual – inverno, você terá menos porque as horas de sol são menos ena de verão, você vai ter mais do que é, infelizmente, incompatíveis para quando as pessoas usam mais água quente).Temos, portanto, um teore2cal máximo de 4,95 kWh, mas com o painel de temperatura de-classificação, de 1 º ano aging eo MPPT perdas de energia disponível para o elemento será em torno de 4,2 kWh/dia. O controlador de elementos utilizará Eskom para fazer o resto do trabalho e levar o tanque a 60 ° C (SANS 151 exige que a água seja armazenada a 60°C para a prevenção de doenças de legislação). A conta mensal da Eskom para levar este sistema a 60 ° C será R588. Assumindo um aumento anual de 10% da tarifa elétrica, eles vão economizar R18731 ao longo dos próximos 5 anos em sua conta de aquecimento de água.Para o sistema de painel 4 x 330W, a potência disponível para o elemento será de cerca de 5,6 kWh/dia. A conta da monthlyEskom para o aquecimento deste sistema a 60 ° C será R504. Assumindo um aumento anual de 10% da tarifa Eléctrica, terão R24974 durante os próximos 5 anos na sua conta de água.O sistema de painel 3 x 330W requer um espaço de cobertura não-retido para o norte de 6m2 e o sistema de painel 4 x 330W 8m2. um sistema de aquecedor solar térmico de água normalmente instalado em um gêiser de 200L consiste de um painel solar 2. 4m2 (plano ou tubo evacuado equivalente). A partir dos relatórios de teste de TUV Rheinland do seu solarcolector de placa plana 2.4m2 pode-se ver que dará uma saída térmica de cerca de 8.7kWh para as mesmas 5 horas de média anual de luz solar utilizável por dia, como usado com o exemplo PV acima. Desclassificamos isso para temperaturelossos diferenciais e 10m de tubagem de instalação ficamos com 7,3 kWh / dia. Por conseguinte, a factura mensal Eskom relativa ao aquecimento deste sistema a 60°C será R402. Assumindo um aumento anual de 10% da tarifa elétrica, eles pouparão R32556 ao longo dos próximos 5 anos em sua conta de aquecimento de água.uma bomba de calor de água quente doméstica que funcione em média a temperaturas ambientais sul-africanas proporcionará uma economia média anual de 66% em qualquer sistema a que esteja ligada. A conta mensal da Eskom para a manutenção deste sistema a 60 ° C será, portanto, R280. Supondo um aumento anual de 10% da tarifa Eléctrica, terão r41609 durante os próximos 5 anos sobre a sua conta de aquecimento de água.

CONCLUSIONS

the graphs below show the saving the different systems can provide for 150L, 200L and 300L hot water usageper day:

Um instantâneo de água a gás, aquecedor, a nosso ver, faz sentido em lugares onde não há eletricidade disponível.O custo instalado completo de uma unidade adequada é apenas alguns milhares a menos do que uma placa plana com gêiser e a poupança do sistema solar é quase o dobro para o uso de água quente de 200L. O aquecimento de água a gás não se importa com a perda de carga daeskom, mas tenha em mente que tivemos escassez de fornecimento de gás e que vai deixá-lo com água fria. Com o armazenamento de água, aquecedores de despejo de carga normalmente não é um problema, a menos que a interrupção durar há mais de um dia, desde que a água pode ficar quente no tanque por muito tempo e re-aquecimento usando um electricalelement ou bomba de calor leva apenas algumas horas. Se você usar 200L de água de 60°C por dia 9kg de GPL durará apenas 10 dias e assim você terá que pensar sobre o fornecimento de gás e logística. Os aquecedores de água a gás instantâneos são igualmente uma grande reserva para aquecedores de água solares instalados em locais sem ligação à rede eléctrica. A cobertura de gás em tal instalação só irá cobrir o déficit do sistema de aquecimento solar de água.

a solar PV water heating element in our view makes sense only when the geyser is situated far from the solarpanels like in a multi-story building. As perdas térmicas nas tubagens do sistema solar térmico normal na instalação de suchan reduzirão a produção a um nível tal que o aquecimento fotovoltaico poderia ser mais rentável. Forstandard installations where the geyser is within say 10m from the solar panel the flat plate system will providerea much better return on investment. Uma instalação de 3 x 330W é ligeiramente mais cara do que uma plateinstallation plana 2.4m2, mas a placa plana poupará R14k mais de 5 anos no nosso exemplo. A maioria dos sistemas de elementos solares fotovoltaicos ver instalados são completamente subdimensionados e é feito por pessoas que estão simplesmente tentando se safar com a opção do bule o mais possível. Um sistema térmico PV que lhe dará quase a mesma potência de saída que um 2.4m2 flatplate vai precisar de 5 x 330W painéis fotovoltaicos, resultando em um sistema caro que requer 10m2 de norte virado para o espaço de telhado não-liso. Caso o cliente, em algum momento, queira instalar um sistema elétrico PV para se tornar mais independente de Eskom, ele provavelmente não terá espaço suficiente no telhado.

outra grande preocupação com os sistemas de elementos fotovoltaicos é a atual falta de regulação das instalações e equipamentos. Os sistemas de elementos fotovoltaicos funcionam com voltagens de corrente contínua letais e instalá-lo barato e desagradável pode ser potencialmente mortal.

um sistema de aquecedor de água solar térmica proporcionará um grande retorno sobre o investimento, mas é importante que seja instalado corretamente. Infelizmente, também estamos vendo instaladores que são pressionados pelo preço indo para os sistemas subdized. Se nós, por exemplo, olhar para o exemplo do sistema 200L usando um seu coletor de placa plana 2m2 sua poupança willbe R26758 ao longo de 5 anos. Ao ir para a placa plana 2.4m2 ligeiramente maior, o seu custo de instalação irá aumentar em cerca de R400, mas a sua poupança ao longo de 5 anos irá aumentar em R5797 para R32556. A 2.4m2 placa plana também é por nomeanos muito grande para um sistema de 150L e assim uma placa plana 2m2 só está realmente fazendo sentido para sistemas maiores onde você precisa de vários painéis.

uma bomba de calor de água quente doméstica proporcionará a melhor economia neste exemplo. Uma sua instalação de 4,7 kW de calor pumpinstallation irá custar – lhe cerca de R5k mais do que uma instalação de placa plana 2.4m2, mas irá resultar em uma melhoria R9k após 5 anos.

um sistema solar pode proporcionar uma economia maior do que uma bomba de calor, mas para isso o sistema solar precisa ser supersized e padrões de uso de água precisa ser ajustado. Normalmente você precisa do dobro do volume de água quente que você precisa para um Géiser elétrico normal ou um sistema de bomba de calor. Em zonas costeiras como a cidade do Cabo, contudo, a irradiação de inverno é muito inferior à irradiação de Verão. Isto significa que, mesmo se o seu sistema solar foi dimensionado para 100% do seu uso solar no verão, você terá apenas cerca de metade da saída térmica que você precisa no inverno e o elemento elétrico teria de fazer o resto. O inverno também é quando as pessoas usam a água mais quente e assim uma bomba de calor quase sempre seria uma solução melhor em áreas como a cidade do Cabo.

os sistemas solares fotovoltaicos e térmicos só podem “colher” energia enquanto o sol está brilhando. O dimensionamento do sistema é feito para lhe dar uma certa percentagem da sua necessidade de energia por dia, que é baseada em quantos litros de água quente você usa por dia. Se alguns amigos visitam e ficam sobre a água quente extra necessária terá que ser heatedusing Eskom. Com um sistema de bomba de calor, a bomba de calor irá simplesmente continuar a aquecer mais água à medida que você usa mais, proporcionando cerca de 66% de economia em tudo o que você usa.

para tirar o máximo partido da energia solar fotovoltaica e dos sistemas de aquecimento solar térmico também requerem que você a use corretamente. Se você usar a maior parte da água quente à noite você vai precisar Eskom para ter água quente de manhã. Se você não está usando muita água de manhã, o sistema solar está aquecendo um tanque que já está quase em temperature e então você não vai usar toda a energia disponível a partir do seu sistema solar durante o dia. Com uma bomba de calor não faz diferença quando e como você usa a água.