Dom zasilany energią słoneczną: czy się opłaci?
Właściciele domów, którzy instalują fotowoltaiczne systemy zasilania, otrzymują wiele korzyści: niższe rachunki za prąd, niższe ślady węglowe i potencjalnie wyższe wartości domów. Ale korzyści te wiążą się ze znacznymi kosztami instalacji i konserwacji, a wielkość zysków może się znacznie różnić w zależności od domu. Ten artykuł pomoże właścicielom domów dokonać obliczeń finansowych wymaganych do określenia rentowności energii słonecznej w ich domach.
Fotowoltaiczna energia słoneczna
Technologia fotowoltaiczna (PV) istnieje na rynku od lat 50. XX wieku, ale dzięki spadającym cenom modułów słonecznych od przełomu tysiącleci została uznana za opłacalną technologię do powszechnego użytku.
Rozmiar panelu słonecznego jest podany w kategoriach teoretycznego potencjału mocy elektrycznej w watach. Jednak typowa moc wyjściowa realizowana dla zainstalowanych systemów fotowoltaicznych - zwana „współczynnikiem wydajności” - wynosi od 10% do 20% wydajności teoretycznej. System gospodarstwa domowego o mocy 3 kilowatogodzin (kWh) działający przy współczynniku wydajności 15% wytworzyłby 3 kW * 15% * 24 godziny na dobę * 365 dni / rok = 3942 kWh / rok, czyli mniej więcej jedną trzecią typowego zużycia energii elektrycznej w USA gospodarstwo domowe. Jednak obliczenia te mogą wprowadzać w błąd, ponieważ nie ma powodu, aby mówić o „typowych” wynikach; w rzeczywistości energia słoneczna może mieć sens dla jednego domu, ale nie dla sąsiedniego domu. Rozbieżność tę można przypisać względom finansowym i praktycznym rozważanym przy ustalaniu rentowności.
Koszty
Energia słoneczna jest kapitałochłonna, a główny koszt posiadania systemu pojawia się z góry przy zakupie sprzętu. Moduł słoneczny prawie na pewno będzie stanowić największy pojedynczy element ogólnego kosztu. Inne urządzenia niezbędne do instalacji obejmują falownik (zamieniający prąd stały wytwarzany przez panel w prąd przemienny wykorzystywany przez urządzenia gospodarstwa domowego), sprzęt pomiarowy (jeśli konieczne jest sprawdzenie, ile mocy jest wytwarzane) oraz różne elementy obudowy wraz z kable i okablowanie. Niektórzy właściciele domów również rozważają przechowywanie baterii. Historycznie akumulatory były zbyt drogie i niepotrzebne, jeśli zakład energetyczny płaci za nadwyżkę energii elektrycznej doprowadzanej do sieci (patrz poniżej). Należy również uwzględnić koszt robocizny instalacji.
Oprócz kosztów instalacji, istnieją dodatkowe koszty związane z obsługą i utrzymaniem ogniw fotowoltaicznych. Oprócz regularnego czyszczenia paneli, falowniki i baterie (jeśli są zainstalowane) zazwyczaj wymagają wymiany po kilku latach użytkowania.
Chociaż powyższe koszty są stosunkowo proste - często firma zajmująca się instalacją solarną może podać cenę za nie dla właściciela domu - określenie dotacji dostępnych od rządu i / lub lokalnego zakładu użyteczności publicznej może okazać się większym wyzwaniem. Zachęty rządowe zmieniają się często, ale historycznie rząd USA zezwolił na ulgę podatkową w wysokości do 30% kosztów systemu. Więcej informacji na temat programów motywacyjnych w USA, w tym programów w każdym stanie, można znaleźć na stronie internetowej DSIRE (Database of State Incentives for Renewables & Efficiency). W innych krajach takie informacje są często dostępne na stronach internetowych rządowych lub słonecznych. Właściciele domów powinni również skontaktować się ze swoim lokalnym przedsiębiorstwem użyteczności publicznej, aby sprawdzić, czy oferuje zachęty finansowe dla instalacji słonecznej, i ustalić, jaka jest jego polityka w zakresie połączeń sieciowych i sprzedaży nadwyżek energii do sieci.
Korzyści
Istotną zaletą instalacji fotowoltaicznej jest niższy rachunek za energię, ale wielkość tej korzyści zależy od ilości energii słonecznej, którą można wytworzyć, biorąc pod uwagę dostępne warunki i sposób, w jaki media pobierają energię elektryczną.
Pierwszym czynnikiem jest poziom napromieniowania słonecznego dostępny w położeniu geograficznym domu. Jeśli chodzi o stosowanie paneli słonecznych, bycie bliżej równika jest ogólnie lepsze, ale należy wziąć pod uwagę inne czynniki. Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) opracowuje mapy dla USA przedstawiające poziomy promieniowania słonecznego; narzędzia na jego stronie internetowej dostarczają szczegółowych informacji na temat energii słonecznej dla konkretnych lokalizacji w USA Podobne mapy i dane są również dostępne w innych krajach, często od rządowych agencji ochrony środowiska lub organizacji zajmujących się energią odnawialną. Równie ważna jest orientacja domu; w przypadku tablic dachowych dach od strony południowej bez drzew lub innych obiektów zasłaniających światło słoneczne maksymalizuje dostępną energię słoneczną. Jeśli nie jest to możliwe, panele można zamontować na zewnętrznych wspornikach i zainstalować z dala od domu, co wiąże się z dodatkowymi kosztami dodatkowego sprzętu i kabli.
Drugim zagadnieniem jest harmonogram produkcji energii słonecznej oraz sposób pobierania opłat za energię elektryczną. Wytwarzanie energii słonecznej odbywa się głównie po południu, a jest wyższe w okresie letnim, co odpowiada względnie dobrze ogólnemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną w ciepłym klimacie, ponieważ w tych czasach klimatyzatory zużywają najwięcej energii. W związku z tym energia słoneczna jest cenna, ponieważ alternatywne metody produkcji energii (często elektrownie na gaz ziemny) stosowane w celu zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na energię są zwykle drogie. Ale przedsiębiorstwa użyteczności publicznej często obciążają odbiorców indywidualnych zryczałtowaną stawką za energię elektryczną, niezależnie od czasu zużycia. Oznacza to, że zamiast zrównoważyć kosztowne koszty szczytowej produkcji energii elektrycznej, systemy energii słonecznej właścicieli domów po prostu kompensują cenę, jaką są naliczane za energię elektryczną, co jest znacznie bliższe średnim kosztom produkcji energii.
Jednak wiele przedsiębiorstw użyteczności publicznej w USA wprowadziło systemy cenowe, które pozwalają właścicielom domów na naliczanie różnych stawek w ciągu dnia w celu odzwierciedlenia rzeczywistych kosztów produkcji energii elektrycznej w różnych momentach; oznacza to wyższe stawki po południu i niższe stawki w nocy. Układ fotowoltaiczny może być bardzo korzystny na obszarach, na których stosuje się tego rodzaju zmienne w czasie tempo, ponieważ wytwarzana energia słoneczna kompensowałaby najbardziej kosztowną energię elektryczną. Dokładnie, jak korzystne jest to dla danego właściciela domu, zależy od dokładnego czasu i wielkości zmian stawek w ramach takiego planu. Podobnie zakłady użyteczności publicznej w niektórych lokalizacjach mają systemy cenowe, które różnią się w zależności od pory roku ze względu na regularne sezonowe wahania popytu. Osoby z wyższymi stawkami latem zwiększają wartość energii słonecznej.
Niektóre przedsiębiorstwa mają wielopoziomowe plany cenowe, w których krańcowa cena energii elektrycznej zmienia się wraz ze wzrostem zużycia. W ramach tego rodzaju planu korzyści z układu słonecznego mogą zależeć od zużycia energii elektrycznej w domu; na niektórych obszarach podlegających stawkom, które dramatycznie rosną wraz ze wzrostem zużycia, duże domy (o dużych potrzebach energetycznych) mogą najwięcej skorzystać z układów słonecznych, które kompensują wysokie koszty krańcowe.
Trzecią zaletą układu słonecznego jest to, że właściciele domów mogą sprzedawać energię elektryczną wytwarzaną z energii słonecznej. W Stanach Zjednoczonych odbywa się to za pomocą planów „pomiaru netto”, w których odbiorcy mieszkalni wykorzystują energię, którą wkładają do sieci (gdy tempo wytwarzania energii elektrycznej z paneli słonecznych jest wyższe niż tempo zużycia energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe) moc zużywana w innym czasie; miesięczny rachunek za energię elektryczną odzwierciedla zużycie energii netto. Szczegółowe przepisy i zasady dotyczące pomiaru netto różnią się w zależności od regionu. Właściciele domów mogą odwoływać się do bazy danych DSIRE i powinni również skontaktować się ze swoimi lokalnymi narzędziami, aby znaleźć bardziej szczegółowe informacje.
Ostatnią korzyścią jest potencjalny wpływ na wartość domu dzięki dodaniu panelu słonecznego. Zasadniczo można założyć, że panele słoneczne podniosłyby wartość większości domów. Po pierwsze, niezaprzeczalne korzyści finansowe związane z niższymi rachunkami za prąd wynikającymi z paneli słonecznych. Po drugie, tendencja do „zielonego” życia oznacza rosnące zapotrzebowanie na domy, które mają mniejszy ślad węglowy i są zasilane ze źródeł odnawialnych. Wreszcie, zakup domu z zainstalowanym już systemem solarnym oznacza, że inwestycja jest finansowana (dla nabywcy domu) poprzez kredyt hipoteczny. Ta łatwość finansowania potencjalnie sprawia, że energia słoneczna jest bardziej przystępna dla nabywcy domu, niż kupowanie domu bez energii słonecznej, a następnie dodawanie panelu słonecznego.
Obliczanie rentowności finansowej i „wyrównanego” kosztu energii elektrycznej
Po ustaleniu powyższych kosztów i korzyści można teoretycznie ocenić układ słoneczny przy użyciu metody zdyskontowanych przepływów pieniężnych (DCF). Wypływy na początku projektu składałyby się z kosztów instalacji (netto bez dotacji), a wpływy pojawiałyby się później w formie kompensowanych kosztów energii elektrycznej (zarówno bezpośrednio, jak i poprzez pomiar netto).
Zamiast korzystania z DCF, żywotność energii słonecznej jest zwykle oceniana poprzez obliczenie wyrównanego kosztu energii elektrycznej (LCOE), a następnie porównanie jej z kosztem energii elektrycznej pobieranej przez lokalne przedsiębiorstwo energetyczne. LCOE dla energii słonecznej dla gospodarstw domowych zwykle oblicza się jako koszt / kilowatogodzinę ($ / kWh lub ¢ / kWh) - ten sam format powszechnie stosowany w rachunkach za energię elektryczną. Aby oszacować LCOE, można użyć następującego równania:
LCOE ($ / kWh) = wartość bieżąca netto (NPV) kosztu użytkowania w całym okresie użytkowania ($) / wyjściowa energia w ciągu życia (kWh)
Ogólnie zakłada się, że okres użytkowania modułu fotowoltaicznego wynosi 25–40 lat. Koszt posiadania obejmuje koszty utrzymania, które należy zdyskontować, aby znaleźć NPV. LCOE można następnie porównać z kosztem energii elektrycznej z zakładu; pamiętajcie, odpowiednią ceną jest ta, która występuje w okresach szczytowej produkcji energii fotowoltaicznej lub w jej pobliżu. (Sprawdź kalkulator wartości bieżącej netto Investopedia, aby samemu wypróbować te obliczenia.)
Dolna linia
Ustalenie, czy zainstalować system fotowoltaiczny może wydawać się trudnym zadaniem, ale należy pamiętać, że taki system to inwestycja długoterminowa. W wielu lokalizacjach energia słoneczna jest dobrym wyborem z perspektywy finansowej. Nawet jeśli okaże się, że koszt energii słonecznej jest nieznacznie droższy niż energia elektryczna kupowana w zakładzie użyteczności publicznej, właściciele domów mogą chcieć zainstalować energię słoneczną, aby uniknąć przyszłych wahań kosztów energii, lub po prostu wyjść poza osobiste motywacje finansowe i wykorzystać energia słoneczna dla „zielonego” życia.