太陽熱温水器の説明 (2023)

米国エネルギー省 (DOE) によると、太陽熱温水器を使用すると、給湯費を約 50% ～ 80% 削減できます。 さらに、従来のガスヒーターや電気ヒーターは通常 10 ～ 15 年で交換が必要となるのに対し、高品質の太陽熱ヒーターは約 20 年間使用できます。 言い換えれば、太陽熱温水器に投資することで、光熱費と新しい機器の両方の費用を節約できます。

この記事では、Guides Home チームが太陽熱温水器の仕組み、システムのコスト、従来の温水器を交換する価値があるかどうかについて説明します。

簡単に言えば、太陽熱温水器は、水を温めるために直射日光にさらされる大きな集熱パネルを使用します。 これらのコレクターは通常、屋根に設置され、できるだけ多くの太陽放射を吸収するために暗い色を使用します。 水がシステムを流れると、コレクター パネルによって生成される熱エネルギーを吸収し、その温度が上昇します。

太陽熱温水システムはエネルギー消費がゼロです。 ただし、コレクターパネルは屋根などの高い場所に設置されることが多いため、住宅所有者は水を流し続けるために循環ポンプが必要になる場合があります。 これらのポンプは少量の電力を消費しますが、実現可能な暖房の節約に比べて運転コストは最小限です。

太陽熱温水器と太陽光発電 (PV) パネルは同じエネルギー源を使用しますが、混同しないでください。 太陽熱温水器シス​​テムは太陽光を直接集めて水を加熱し、住宅用ソーラーパネルは太陽光を電気に変換します。 あなたの敷地に十分な日光が当たれば、どちらのタイプのシステムでも長期的には数千ドルの請求額を節約できます。

太陽熱温水器は、アクティブとパッシブの 2 つのシステムに分類できます。 アクティブ システムは循環ポンプと制御装置を使用してコレクタ パネルから貯蔵タンクに熱を伝達しますが、パッシブ システムはこれらのコンポーネントなしで動作します。 一般に、給水装置に水を自動的に移動させるのに十分な圧力がある場合は、パッシブソーラーヒーターを使用できます。 それ以外の場合は、アクティブな太陽熱温水器が必要になります。

太陽熱温水器には、熱損失を防ぐために適切な断熱材を備えた 1 つ以上の貯蔵タンクが含まれています。 このシステムには、太陽熱暖房だけでは家庭の給湯需要を賄えない場合に備えて、バックアップとして従来の給湯器も含まれる場合があります。

米国エネルギー省によると、アクティブ太陽熱温水器は次の 2 つのサブタイプに分類できます。

直接循環ヒーターは非常にシンプルな設計ですが、氷点下の温度には弱いです。 間接システムは熱伝達流体として不凍液を使用できるため、寒冷地で推奨されます。

パッシブ太陽熱温水器は、その構造に基づいて分類できます。

太陽熱集熱器に基づいて太陽熱温水器を分類することもできます。 コレクターには主に 3 つのタイプがあります。

米国エネルギー省によると、太陽熱温水器のコストは平均して集熱面積 1 平方フィートあたり約 100 ドルです。 たとえば、システムで 4 フィート x 10 フィート (または 40 平方フィート) のソーラー コレクターを使用している場合、平均価格は約 4,000 ドルになります。 システムの複雑さに応じて、価格は 1 平方フィートあたり約 50 ドルから 400 ドル以上まで変動します。

米国エネルギー省は、給湯費が光熱費の 14% ～ 18% を占め、年間 400 ～ 600 ドルに相当すると判断しました。 毎年光熱費に 600 ドルを費やしている住宅所有者にとって、温水需要の 50% をカバーする太陽熱温水器があれば 300 ドルの節約になります。 したがって、このシステムを 4,000 ドルで購入した場合、投資回収期間は 13.3 年になります。

上記の例は非常に単純化されています。太陽熱温水器の実際のコストは、システムの種類とご家庭の温水ニーズによって異なります。 EcoWatch によると、ソーラーコレクターの価格は、小規模な基本システムの約 1,500 ドルから、ハイエンドのユニットの 13,000 ドル以上までさまざまです。

2022 年のインフレ抑制法のおかげで、太陽エネルギー システムは太陽熱温水器の総コストの 30% に相当する連邦税額控除の対象となります。 上記の 4,000 ドルの太陽熱温水器の例を考慮すると、税額控除は 1,200 ドルとなり、システムの正味コストは 2,800 ドルに削減されます。 このインセンティブのおかげで、この例では予想回収期間が 13.3 年から 9.3 年に短縮されます。

お住まいの地域によっては、州政府または地元の電力会社から追加の太陽光発電奨励金が受けられる場合があります。 再生可能エネルギーと効率に対する州のインセンティブ (DSIRE) のデータベースをチェックして、州ごとのリベートやその他のインセンティブを見つけることができます。

太陽熱温水システムの主な利点は、一年中ご家庭に届く無料のエネルギー源を使用できることです。 ソーラーコレクターは夜間に水を加熱できませんが、日中に温水を蓄える断熱タンクを使用することでこの問題を解決できます。

従来の給湯器はガスまたは電気を使用して動作し、いつでも水を加熱できるという利点があります。 ただし、これらのヒーターは公共サービスに依存しているため、運用コストが高くなる可能性があります。 米国エネルギー省は、典型的なアメリカの家庭では給湯に年間 400 ドルから 600 ドルを費やしていると判断しました。

従来の給湯器を使用する場合、環境への影響もあります。 ガス火力給湯器は炭素排出を直接放出しますが、電気給湯器は、地域の送電網が再生可能エネルギーを使用しない限り、間接的な排出をもたらします。

太陽熱温水器には、他の機器と同様に長所と短所があります。 これらのシステムは長期的には数百ドルを節約できますが、その限界を知っておく必要があります。

太陽熱温水器は、特に地域の電気とガスの価格が高い場合、大量の温水を使用する住宅所有者にとって費用対効果が高くなります。

ほとんどの場合、太陽電池パネルは太陽熱温水器よりも投資収益率 (ROI) が高く、回収期間が短くなります。 ソーラーパネルはあらゆる機器の電源として使用できる電気を生成しますが、ソーラーコレクターは水を加熱することしかできません。 ソーラーパネルと効率的なヒートポンプ給湯器を組み合わせて、ソーラーコレクタと同じ役割を果たすことができます。つまり、ソーラーパネルは電力を供給しながら水を加熱することができます。

太陽光発電システムとヒートポンプも連邦太陽光税控除の対象となるため、この恩恵を逃すことはありません。 家庭用ソーラーパネルの設置について詳しくは、トップソーラープロバイダーのガイドをご覧ください。

ホームセンターやデパートでは、さまざまな種類の太陽熱温水器を見つけることができます。 ただし、すべての製品が同じエネルギー効率と耐久性を提供するわけではありません。

理想的には、ENERGY STAR および Solar Rating & Certification Corporation (SRCC) によって認定された太陽熱温水器を探す必要があります。 ENERGY STAR モデルは連邦基準に基づいて正常にテストされており、メーカーはプログラムによって確立された特定の保証条件を提供する必要があります。 SRCC は、太陽熱暖房システムが米国の規制に準拠し、奨励プログラムの対象となることを保証します。

ENERGY STAR 製品ファインダーを使用して、どのブランドやモデルが認定されているかを確認できます。 リストには、特に次のブランドの太陽熱温水器が含まれています。

敷地内に理想的な設置場所がある場合、大量の温水を使用する場合、または電気とガスの価格が高い地域に住んでいる場合は、太陽熱温水器を導入する価値があります。 太陽熱温水器を使用すると、給湯コストが 50% ～ 80% 削減されます。 太陽熱温水器の設置は、影に覆われない適切なエリアを持つ住宅所有者にとって魅力的な投資となります。

ただし、ソーラーパネルとヒートポンプ給湯器を設置するという代替案も検討する必要があります。 この組み合わせでは、発電と太陽電池による余剰エネルギーの貯蔵を同時に行うことができるため、多くの場合、太陽熱温水器よりも高いエネルギー節約を実現できます。 対照的に、ソーラーコレクターは給湯のみを提供します。

太陽熱温水器の主な欠点は、長期的な節約に比べて初期費用が高いことです。 一部のシステムでは投資回収期間が 10 年を超える場合があります。

さらに、太陽熱集熱器は太陽光がない場合は水を加熱できませんが、断熱タンクに温水を保管することでこれを解決できます。 太陽熱が低い日のバックアップとして小型のガスまたは電気温水器を使用することもできます。

冬の間は、曇りの日が増え日照時間が減少するため、暖房出力が低下することが予想されますが、ソーラーコレクターは引き続き動作します。

太陽光発電パネルと太陽熱温水器は異なる種類の機器です。 ソーラーパネルは電気を生成し、ソーラーコレクターは水を直接加熱します。

米国エネルギー省は、太陽熱集熱器面積の 1 平方フィートあたり 1.5 ガロンの水を貯蔵することを推奨しています。 この図に基づくと、4 フィート×10 フィートの太陽光集熱器には 60 ガロンの貯蔵タンク (40 平方フィート x 1 平方フィートあたり 1.5 ガロン) が必要です。

レオナルド・デヴィッド電気機械エンジニア、MBA、エネルギー コンサルタント、テクニカル ライターです。 エネルギー効率と太陽光発電に関するコンサルティングの経験は、銀行、繊維製造、プラスチック加工、製薬、教育、食品加工、不動産、小売などの分野をカバーしています。 2015 年からはエネルギーとエンジニアリングのトピックに関する記事も執筆しています。

トリ・アディソンは、デジタル マーケティング業界で 5 年以上働いている編集者です。 彼女の経験には、非営利、政府、学術部門におけるコミュニケーションとマーケティングの仕事が含まれます。 本業はジャーナリストで、ニューヨークのハドソンバレーで政治やニュースをカバーするキャリアをスタートさせました。 彼女の仕事には、地方および州の予算、連邦財政規制、医療法に関する報道が含まれていました。