Et solcelledrevet hjem: Vil det betale sig?

Husejere, der installerer fotovoltaiske kraftsystemer, modtager adskillige fordele: lavere elektriske regninger, lavere CO2-fodaftryk og potentielt højere hjemmeværdier. Men disse fordele kommer med betydelige installations- og vedligeholdelsesomkostninger, og gevinstens størrelse kan variere meget fra et hus til et andet. Denne artikel hjælper husejere med at foretage de økonomiske beregninger, der kræves for at bestemme levedygtigheden af ​​solenergi i deres hjem.

Fotovoltaisk solenergi

Fotovoltaisk (PV) solteknologi har eksisteret siden 1950'erne, men takket være faldende solmodulpriser er det kun blevet betragtet som en økonomisk bæredygtig teknologi til udbredt brug siden årtusindskiftet.

Solpanelstørrelse er angivet med hensyn til det teoretiske elektriske outputpotentiale i watt. Den typiske output, der realiseres for installerede PV-systemer - kendt som "kapacitetsfaktor" - er imidlertid mellem 10% og 20% ​​af det teoretiske output. Et husholdningssystem på 3 kWh (kWh), der kører med en kapacitetsfaktor på 15%, ville producere 3 kW * 15% * 24 timer / dag * 365 dage / år = 3.942 kWh / år, eller omtrent en tredjedel af det amerikanske typiske elforbrug husstand. Men denne beregning kan være vildledende, fordi der ikke er nogen grund til at tale om "typiske" resultater; faktisk kan sol muligvis give mening for en husstand, men ikke for huset ved siden af. Denne uoverensstemmelse kan tilskrives de økonomiske og praktiske overvejelser, der overvejes ved fastlæggelsen af ​​levedygtighed.

Omkostninger

Solenergi er kapitalintensiv, og de vigtigste omkostninger ved at eje et system kommer på forhånd, når man køber udstyret. Solmodulet vil næsten helt sikkert repræsentere den største enkeltkomponent i den samlede udgift. Andet udstyr, der er nødvendigt til installation, inkluderer en vekselretter (for at omdanne den jævnstrøm, der produceres af panelet til vekselstrømmen, der bruges af husholdningsapparater), måleudstyr (hvis det er nødvendigt at se, hvor meget strøm der produceres), og forskellige huskomponenter sammen med kabler og ledningsudstyr. Nogle husejere overvejer også batterilagring. Historisk set har batterier været uoverkommeligt dyre og unødvendige, hvis værktøjet betaler for overskydende elektricitet, der føres ind i nettet (se nedenfor). Installationsomkostningerne skal også indregnes i.

Ud over installationsomkostninger er der nogle yderligere omkostninger forbundet med drift og vedligeholdelse af en PV-solarray. Bortset fra at rengøre panelerne regelmæssigt, skal omformere og batterier (hvis monteret) normalt udskiftes efter flere års brug.

Mens ovennævnte omkostninger er relativt ligetil - ofte kan et solcelleinstallationsfirma angive en pris for disse for en boligejer - at bestemme subsidier, der er tilgængelige fra regeringen og / eller dit lokale værktøj, kan vise sig at være en mere udfordring. Regeringens incitamenter ændres ofte, men historisk set har den amerikanske regering tilladt en skattekredit på op til 30% af systemets omkostninger. Flere detaljer om incitamentsprogrammer i USA, herunder programmer inden for hver stat, kan findes på databasen over statens incitamenter til vedvarende energikilder (DSIRE). I andre lande er sådanne oplysninger ofte tilgængelige på websteder med regerings- eller solcelleangivelse. Husejere bør også tjekke med deres lokale forsyningsselskab for at se, om det tilbyder økonomiske incitamenter til installation af solenergi, og at afgøre, hvad dets politik er for netforbindelse og for at sælge overskydende strøm til nettet.

Fordele

En betydelig fordel for PV-installation er en lavere energiregning, men størrelsen af ​​denne fordel afhænger af mængden af ​​solenergi, der kan produceres i betragtning af de tilgængelige betingelser og den måde, hvorpå forsyningsvirksomheder opkræver elektricitet.

Den første betragtning er de solbestrålingsniveauer, der er tilgængelige i hjemmets geografiske placering. Når det kommer til at bruge solcellepaneler, er det at være tættere på ækvator generelt bedre, men andre faktorer skal overvejes. National Renewable Energy Laboratory (NREL) producerer kort til USA, der viser solbestrålingsniveauer; værktøjerne på sit websted indeholder detaljerede soloplysninger om specifikke placeringer i USA. Lignende kort og data er også tilgængelige i andre lande, ofte fra statslige miljøbureauer eller organisationer for vedvarende energi. Husets orientering er lige så vigtig; til tagrækker maksimerer et sydvendt tag uden træer eller andre genstande, der forhindrer sollys, den tilgængelige solenergi. Hvis dette ikke er tilgængeligt, kan paneler monteres på eksterne understøtter og installeres væk fra huset, hvilket medfører ekstra omkostninger for den ekstra hardware og kabler.

Den anden betragtning er tidspunktet for produktion af solenergi, og hvordan forsyningsvirksomheder opkræver for elektricitet. Solenergiproduktion forekommer primært om eftermiddagen og er højere om sommeren, hvilket svarer relativt godt til den samlede el-efterspørgsel i varme klimaer, fordi det er på disse tidspunkter, at klimaanlæg forbruger mest energi. Derfor er solenergi værdifuld, fordi de alternative metoder til energiproduktion (ofte naturgaskraftværker), der bruges til at imødekomme det maksimale energibehov, ofte er dyre. Men forsyningsselskaber opkræver ofte forbrugere en fast pris for elektricitet, uanset tidspunktet for forbrug. Dette betyder, at i stedet for at modregne de dyre omkostninger ved maksimal elproduktion, udligner husejernes solenergisystemer blot den pris, de bliver opkrævet for elektricitet, hvilket er langt tættere på de gennemsnitlige omkostninger til elproduktion.

Imidlertid har mange forsyningsselskaber i USA indført prisordninger, der tillader husejere at blive opkrævet til forskellige satser hele dagen i et forsøg på at spejle de faktiske omkostninger ved elproduktion på forskellige tidspunkter; dette betyder højere satser om eftermiddagen og lavere satser om natten. En PV-solarray kan være meget fordelagtig i områder, hvor denne slags tidsvarierende hastighed bruges, da den producerede solenergi ville udligne den mest kostbare elektricitet. Hvor nøjagtigt dette er for en given boligejer, afhænger af den nøjagtige tidspunkt og størrelsen af ​​kursændringerne under en sådan plan. Tilsvarende har forsyningsselskaber nogle steder prisordninger, der varierer over forskellige tidspunkter af året på grund af regelmæssige sæsonudsving i efterspørgslen. De med højere priser i løbet af sommeren gør solenergi mere værdifuld.

Nogle forsyningsvirksomheder har niveauerne prisplaner, hvor den marginale pris på elektricitet ændres, når forbruget stiger. I henhold til denne type plan kan fordelen ved et solsystem afhænge af husets elektricitet; i visse områder, der er underlagt satser, der stiger dramatisk, når forbruget stiger, kan store hjem (med stort energibehov) have størst fordel af solpaneler, der opvejer det høje marginale forbrug.

Den tredje fordel ved et solsystem er, at husejere kan sælge solproduceret elektricitet til forsyningsselskaber. I USA gøres dette gennem "netmåling" -planer, hvor boligforbrugere bruger den strøm, de lægger i nettet (når hastigheden for elproduktion fra solpanelet er større end frekvensen for husholdningens elforbrug) til at opveje strømforbruget på andre tidspunkter; den månedlige elektriske regning afspejler netto energiforbrug. De specifikke regler for netmåling og politik varierer på tværs af regioner. Husejere kan henvise til DSIRE-databasen og bør også kontakte deres lokale værktøjer for at finde mere specifikke oplysninger.

Den endelige fordel er den potentielle effekt på et hjems værdi på grund af tilføjelsen af ​​et solarray. Generelt er det rimeligt at antage, at solcellepaneler hæver værdien af ​​de fleste hjem. For det første er der en ubestridelig økonomisk fordel ved at have lavere elregninger som et resultat af et solarray. For det andet betyder tendensen mod "grøn" leveevne, at der er en stigende efterspørgsel efter boliger, der har et mindre kulstofaftryk og drives af vedvarende kilder. Endelig betyder det at købe et hus med allerede installeret solenergi, at investeringen finansieres (for huskøbmanden) gennem pantelånet. Denne lette finansiering potentielt gør solen mere overkommelig for en huskøbmand end at købe et hus uden sol og derefter tilføje et solarray.

Beregning af den økonomiske levedygtighed og de "niveauerede" omkostninger til elektricitet

Når ovennævnte omkostninger og fordele er bestemt, kan et solsystem teoretisk evalueres ved hjælp af den diskonterede kontantstrømmetode (DCF). Udstrømninger i begyndelsen af ​​projektet vil bestå af installationsomkostninger (fratrukket subsidier), og indstrømninger ankom senere i form af kompenserede elomkostninger (både direkte og gennem nettomåling).

I stedet for at bruge DCF, vurderes levedygtigheden af ​​solenergi normalt ved at beregne de niveauerede omkostninger til elektricitet (LCOE) og derefter sammenligne den med prisen på elektricitet, der opkræves af det lokale værktøj. LCOE for husholdningssol beregnes typisk som omkostninger / kilowattime ($ / kWh eller ¢ / kWh) - det samme format, der almindeligvis bruges på strømregninger. For at tilnærme LCOE kan man bruge følgende ligning:

LCOE ($ / kWh) = Netto nuværdi (NPV) af levetidsomkostningerne for ejerskab ($) / Levetidens energiproduktion (kWh)

Det forventes generelt, at et PV-solcellemodul er 25-40 år. Ejerskabsomkostningerne inkluderer vedligeholdelsesomkostninger, der skal diskonteres for at finde NPV. LCOE kan derefter sammenlignes med omkostningerne ved elektricitet fra et værktøj; husk, at den relevante pris er den, der forekommer i perioder ved eller i nærheden af ​​højeste solcelleproduktion af PV. (Tjek Investopedias nettoværdi-beregner for at afprøve disse beregninger selv.)

Bundlinjen

At bestemme, om et PV-solsystem skal installeres, kan virke som en skræmmende opgave, men det er vigtigt at huske, at et sådant system er en langsigtet investering. Mange steder er solenergi et godt valg ud fra et økonomisk perspektiv. Selvom omkostningerne ved solenergi viser sig at være marginalt dyrere end elektricitet, der er købt fra et værktøj, kan husejere muligvis ønske at installere solenergi for at undgå fremtidige potentielle udsving i energiomkostningerne, eller de kan simpelthen ønske at se ud over deres personlige økonomiske motivering og anvendelse sol til "grøn" bolig.