Ett solenergidrivet hem: kommer det att betala sig?
Hemägare som installerar fotovoltaiska kraftsystem får många fördelar: lägre elräkningar, lägre koldioxidavtryck och potentiellt högre hemvärden. Men dessa fördelar kommer med betydande installations- och underhållskostnader, och vinstens storlek kan variera mycket från ett hus till ett annat. Den här artikeln hjälper husägare att göra de ekonomiska beräkningar som krävs för att bestämma livskraften för solenergi i sina hem.
Fotovoltaisk solkraft
Photovoltaic (PV) solteknologi har funnits sedan 1950-talet, men tack vare sjunkande priser på solmodul har den endast betraktats som en ekonomiskt hållbar teknik för utbredd användning sedan årtusenskiftet.
Solpanelens storlek anges i termer av den teoretiska elektriska utgångspotentialen i watt. Den typiska effekt som realiseras för installerade PV-system - känd som "kapacitetsfaktorn" - är emellertid mellan 10% och 20% av den teoretiska utgången. Ett hushållssystem på 3 kilowatt-timmar (kWh) med en kapacitetsfaktor på 15% skulle producera 3 kW * 15% * 24 timmar / dag * 365 dagar / år = 3 942 kWh / år, eller ungefär en tredjedel av den amerikanska typiska elförbrukningen i USA hushåll. Men denna beräkning kan vara vilseledande eftersom det finns liten anledning att tala om "typiska" resultat; i själva verket kan solen vara vettig för ett hushåll, men inte för huset intill. Denna skillnad kan tillskrivas de ekonomiska och praktiska överväganden som beaktas vid fastställandet av lönsamhet.
Kostar
Solenergi är kapitalintensivt, och de viktigaste kostnaderna för att äga ett system kommer i front när man köper utrustningen. Solmodulen kommer nästan säkert att representera den största enskilda komponenten i den totala kostnaden. Annan utrustning som behövs för installationen inkluderar en växelriktare (för att förvandla likströmmen som produceras av panelen till växelströmmen som används av hushållsapparater), mätutrustning (om det är nödvändigt att se hur mycket effekt som produceras), och olika huskomponenter tillsammans med kablar och kopplingsutrustning. Vissa husägare överväger också batterilagring. Historiskt sett har batterier varit oöverkomligt dyra och onödiga om verktyget betalar för överskott av el som matas in i nätet (se nedan). Installationskraftskostnaderna måste också tas med i.
Utöver installationskostnaderna finns det några ytterligare kostnader förknippade med drift och underhåll av en solcellsanläggning. Förutom att rengöra panelerna regelbundet, behöver växelriktare och batterier (om de är installerade) i allmänhet bytas ut efter flera års användning.
Samtidigt som ovanstående kostnader är relativt enkla - ofta kan ett solinstallationsföretag ange ett pris för dessa för en husägare - att fastställa subventioner som är tillgängliga från regeringen och / eller ditt lokala verktyg kan vara mer en utmaning. Regeringens incitament förändras ofta, men historiskt sett har den amerikanska regeringen tillåtit en skattekredit på upp till 30% av systemets kostnader. Mer information om incitamentsprogram i USA, inklusive program inom varje stat, kan hittas på databasen över statliga incitament för förnybara energikällor (DSIRE). I andra länder är sådan information ofta tillgänglig på webbplatser för regerings- eller soluppföljning. Hemägare bör också kontakta sitt lokala verktygsföretag för att se om det erbjuder ekonomiska incitament för solinstallation och för att avgöra vilken policy det är för nätanslutning och för att sälja överskottskraft till nätet.
fördelar
En betydande fördel för PV-installationen är en lägre energiräkning, men storleken på denna fördel beror på den mängd solenergi som kan produceras med tanke på de tillgängliga förhållandena och sättet på vilka verktyg debiterar el.
Den första övervägningen är de solbestrålningsnivåer som finns tillgängliga i hemets geografiska läge. När det gäller att använda solpaneler är det i allmänhet bättre att vara närmare ekvatorn, men andra faktorer måste beaktas. National Renewable Energy Laboratory (NREL) producerar kartor för USA som visar solbestrålningsnivåer; Verktygen på sin webbplats ger detaljerad solinformation för specifika platser i USA. Liknande kartor och data finns också i andra länder, ofta från statliga miljöbyråer eller organisationer för förnybar energi. Lika viktigt är hemets orientering; för takuppsättningar maximerar ett tak mot söder utan träd eller andra föremål som hindrar solljus den tillgängliga solenergin. Om detta inte är tillgängligt kan paneler monteras på externa stöd och installeras bort från huset, vilket medför extra kostnader för extra hårdvara och kablar.
Det andra övervägandet är tidpunkten för produktion av solenergi och hur verktyg tar betalt för el. Solenergiproduktion inträffar främst under eftermiddagen och är högre under sommaren, vilket motsvarar relativt bra den totala elbehovet i varma klimat eftersom det är vid dessa tillfällen som luftkonditioneringsapparater förbrukar mest energi. Följaktligen är solenergi värdefullt eftersom de alternativa energiproduktionsmetoderna (ofta naturgaskraftverk) som används för att möta topp energibehov tenderar att vara dyra. Men verktyg debiterar ofta bostadskonsumenter en schatt för el, oavsett tid för konsumtion. Detta innebär att istället för att kompensera för de dyra kostnaderna för hög elproduktion, hushållers solkraftssystem bara kompenserar det pris som de debiteras för el, vilket är mycket närmare den genomsnittliga kostnaden för kraftproduktion.
Många verktygsföretag i USA har emellertid infört prissättningssystem som gör det möjligt för husägare att debiteras till olika priser under hela dagen i ett försök att spegla de faktiska kostnaderna för elproduktion vid olika tidpunkter; detta innebär högre priser på eftermiddagen och lägre priser på natten. En PV-soluppsättning kan vara mycket fördelaktig i områden där denna typ av tidsvarierande hastighet används eftersom den producerade solenergin skulle kompensera den mest kostsamma elen. Exakt hur fördelaktigt detta är för en viss husägare beror på den exakta tidpunkten och storleken på kursförändringarna enligt en sådan plan. På samma sätt har verktyg på vissa platser prissättningssystem som varierar under olika tider på året på grund av regelbundna säsongsbetonade svängningar i efterfrågan. De med högre priser under sommaren gör solenergi mer värdefull.
Vissa verktyg har planerade prisplaner där det marginella priset på el ändras när konsumtionen ökar. Enligt denna typ av plan kan nyttan från ett solsystem bero på elanvändningen i hemmet; i vissa områden som är föremål för priser som ökar dramatiskt när förbrukningen ökar kan stora hus (med stora energibehov) dra mest nytta av soluppsättningar som kompenserar högkostnadsmarginalförbrukning.
Den tredje fördelen med ett solsystem är att husägare kan sälja solenergi till el. I USA görs detta genom "nettomätning" -planer, där bostadskonsumenter använder den kraft som de lägger i nätet (när elproduktionstakten från soluppsättningen är större än hushållens elförbrukning) för att kompensera kraften som förbrukas vid andra tidpunkter; den månatliga elräkningen återspeglar netto energiförbrukning. De specifika reglerna och mätreglerna för nätmätning varierar mellan regioner. Hemägare kan hänvisa till DSIRE-databasen och bör också kontakta sina lokala verktyg för att hitta mer specifik information.
Den slutliga fördelen är den potentiella effekten på ett hems värde på grund av tillsatsen av en soluppsättning. I allmänhet är det rimligt att anta att solpaneler skulle höja värdet på de flesta hem. För det första finns det en obestridlig ekonomisk fördel med att ha lägre elräkningar till följd av en soluppsättning. För det andra innebär trenden mot "grönt" boende att det finns en växande efterfrågan på bostäder som har ett mindre kolavtryck och drivs av förnybara källor. Slutligen, att köpa ett hus med redan installerat solenergi innebär att investeringen finansieras (för husköparen) genom inteckning. Denna enkla finansiering gör solenergin mer prisvärd för en husköpare än att köpa ett hus utan solenergi och därefter lägga till en soluppsättning.
Beräkna den ekonomiska livskraften och de "nivellerade" elkostnaden
När ovanstående kostnader och fördelar har fastställts kan ett solsystem teoretiskt utvärderas med hjälp av den diskonterade kassaflödesmetoden (DCF). Utflöden i början av projektet skulle bestå av installationskostnader (netto efter subventioner), och inflödena kommer senare i form av kompenserade elkostnader (både direkt och genom nettomätning).
I stället för att använda DCF utvärderas vanligtvis solenergin genom att beräkna den nivåiserade kostnaden för el (LCOE) och sedan jämföra den med kostnaden för el som debiteras av det lokala verktyget. LCOE för hushållssol beräknas vanligtvis som kostnad / kilowatt-timme ($ / kWh eller ¢ / kWh) - samma format som vanligtvis används på elräkningar. För att ungefärlig LCOE kan man använda följande ekvation:
LCOE ($ / kWh) = Netto nuvärde (NPV) för livstidskostnaden för ägande ($) / livstidsenergiutgång (kWh)
Användbarheten för en solcellsmodul för PV antas i allmänhet vara 25-40 år. Ägandekostnaderna inkluderar underhållskostnaderna, som måste diskonteras för att hitta NPV. LCOE kan sedan jämföras med elkostnaden från ett verktyg; kom ihåg att det relevanta priset är det som inträffar under tider vid eller i närheten av topp PV-solproduktion. (Kolla in Investopedias beräknade nettovärde för att testa dessa beräkningar själv.)
Poängen
Att fastställa om man installerar ett PV-solsystem kan tyckas vara en skrämmande uppgift, men det är viktigt att komma ihåg att ett sådant system är en långsiktig investering. På många platser är solenergi ett bra val ur ett ekonomiskt perspektiv. Även om kostnaden för solenergi är marginellt dyrare än el som köps från ett verktyg kan hushållare vill installera solenergi för att undvika framtida potentiella fluktuationer i energikostnader, eller kanske helt enkelt vill se bortom deras personliga ekonomiska motiv och användning solenergi för "grönt" boende.