Ein solarbetriebenes Zuhause: Lohnt es sich?
Hausbesitzer, die Photovoltaikanlagen installieren, profitieren von zahlreichen Vorteilen: niedrigeren Stromrechnungen, geringeren CO2-Emissionen und potenziell höheren Hauswerten. Diese Vorteile sind jedoch mit erheblichen Installations- und Wartungskosten verbunden, und die Höhe der Gewinne kann von Haus zu Haus sehr unterschiedlich sein. Dieser Artikel wird Hausbesitzern dabei helfen, die finanziellen Berechnungen vorzunehmen, die erforderlich sind, um die Rentabilität von Solarenergie in ihren Häusern zu bestimmen.
Photovoltaik Solarenergie
Photovoltaik (PV) -Solartechnologie gibt es seit den 1950er-Jahren, aber dank sinkender Solarmodulpreise gilt sie seit der Jahrtausendwende nur noch als wirtschaftlich tragfähige Technologie für den breiten Einsatz.
Die Größe des Solarmoduls wird als theoretisches elektrisches Leistungspotential in Watt angegeben. Die für installierte PV-Anlagen realisierte typische Leistung - der sogenannte "Kapazitätsfaktor" - liegt jedoch zwischen 10% und 20% der theoretischen Leistung. Ein Haushaltssystem mit 3 Kilowattstunden (kWh) und einem Kapazitätsfaktor von 15% würde 3 kW * 15% * 24 Stunden / Tag * 365 Tage / Jahr = 3.942 kWh / Jahr oder etwa ein Drittel des typischen Stromverbrauchs in den USA erzeugen Haushalt. Diese Berechnung kann jedoch irreführend sein, da es wenig Grund gibt, von "typischen" Ergebnissen zu sprechen. Solarenergie ist zwar für einen Haushalt sinnvoll, aber nicht für das Nachbarhaus. Diese Diskrepanz ist auf die finanziellen und praktischen Überlegungen zurückzuführen, die bei der Bestimmung der Rentabilität berücksichtigt wurden.
Kosten
Solarenergie ist kapitalintensiv, und die Hauptkosten für den Besitz eines Systems stehen beim Kauf der Geräte im Vordergrund. Das Solarmodul wird mit ziemlicher Sicherheit die größte Einzelkomponente der Gesamtkosten darstellen. Zu den weiteren für die Installation erforderlichen Geräten gehören ein Wechselrichter (um den von der Zentrale erzeugten Gleichstrom in den von Haushaltsgeräten verwendeten Wechselstrom umzuwandeln), Messgeräte (wenn es erforderlich ist, zu sehen, wie viel Strom produziert wird) und verschiedene Gehäusekomponenten Kabel und Verkabelung. Einige Hausbesitzer ziehen auch die Lagerung von Batterien in Betracht. In der Vergangenheit waren Batterien unerschwinglich teuer und unnötig, wenn der Stromversorger für überschüssigen Strom bezahlt, der in das Netz eingespeist wird (siehe unten). Der Installationsaufwand muss ebenfalls berücksichtigt werden.
Neben den Installationskosten fallen einige weitere Kosten für den Betrieb und die Wartung einer PV-Solaranlage an. Abgesehen von der regelmäßigen Reinigung der Paneele müssen Wechselrichter und Batterien (falls installiert) im Allgemeinen nach mehreren Jahren des Gebrauchs ausgetauscht werden.
Während die oben genannten Kosten relativ einfach sind - oft kann ein Solarinstallationsunternehmen einen Preis für diese für einen Hausbesitzer angeben -, kann es sich als schwierig erweisen, die von der Regierung und / oder Ihrem örtlichen Energieversorger verfügbaren Subventionen zu bestimmen. Die staatlichen Anreize ändern sich häufig, aber in der Vergangenheit hat die US-Regierung eine Steuergutschrift von bis zu 30% der Systemkosten gewährt. Weitere Informationen zu Incentive-Programmen in den USA, einschließlich der Programme in den einzelnen Bundesstaaten, finden Sie auf der Website der Datenbank der staatlichen Anreize für erneuerbare Energien und Effizienz (DSIRE). In anderen Ländern sind solche Informationen häufig auf Regierungs- oder Solarwebsites verfügbar. Hausbesitzer sollten sich auch bei ihrem örtlichen Energieversorgungsunternehmen erkundigen, ob es finanzielle Anreize für die Solarinstallation bietet, und ermitteln, wie die Netzzusammenschaltung und der Verkauf von überschüssigem Strom in das Netz geregelt sind.
Leistungen
Ein wesentlicher Vorteil der PV-Anlage ist eine geringere Stromrechnung. Die Höhe dieses Vorteils hängt jedoch von der Menge an Sonnenenergie ab, die unter den verfügbaren Bedingungen und der Art und Weise erzeugt werden kann, in der die Energieversorger Strom abrechnen.
Die erste Überlegung betrifft die Sonneneinstrahlung, die am geografischen Standort des Hauses verfügbar ist. Wenn es um die Verwendung von Sonnenkollektoren geht, ist es im Allgemeinen besser, näher am Äquator zu sein, es müssen jedoch auch andere Faktoren berücksichtigt werden. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) erstellt Karten für die USA mit Angaben zur Sonneneinstrahlung. Die Tools auf der Website bieten detaillierte Solarinformationen für bestimmte Standorte in den USA. Ähnliche Karten und Daten sind auch in anderen Ländern verfügbar, häufig von staatlichen Umweltbehörden oder Organisationen für erneuerbare Energien. Ebenso wichtig ist die Ausrichtung des Hauses; Bei Arrays auf dem Dach maximiert ein nach Süden ausgerichtetes Dach ohne Bäume oder andere Objekte, die das Sonnenlicht behindern, die verfügbare Sonnenenergie. Wenn dies nicht verfügbar ist, können die Paneele auf externen Trägern montiert und außerhalb des Hauses installiert werden, wobei zusätzliche Kosten für zusätzliche Hardware und Kabel anfallen.
Die zweite Überlegung betrifft den Zeitpunkt der Solarstromerzeugung und wie die Energieversorger Strom abrechnen. Die solare Stromerzeugung erfolgt hauptsächlich nachmittags und ist im Sommer höher, was dem gesamten Strombedarf in warmen Klimazonen relativ gut entspricht, da in diesen Zeiten die Klimaanlagen am meisten Energie verbrauchen. Infolgedessen ist Solarenergie wertvoll, da die alternativen Methoden der Energieerzeugung (häufig Erdgaskraftwerke) zur Deckung des Spitzen-Energiebedarfs tendenziell teuer sind. Unabhängig von der Verbrauchszeit berechnen die Energieversorger den privaten Verbrauchern jedoch häufig eine Stromkostenpauschale. Dies bedeutet, dass die Solarstromanlagen der Eigenheimbesitzer nicht die teuren Kosten für die Spitzenstromerzeugung ausgleichen, sondern lediglich den Preis ausgleichen, den sie für Strom verlangen, was den durchschnittlichen Kosten für die Stromerzeugung viel näher kommt.
Viele Versorgungsunternehmen in den USA haben jedoch Preisregelungen eingeführt, die es Hausbesitzern ermöglichen, den ganzen Tag über unterschiedliche Gebühren zu erheben, um die tatsächlichen Kosten der Stromerzeugung zu unterschiedlichen Zeiten abzubilden. Dies bedeutet höhere Preise am Nachmittag und niedrigere Preise in der Nacht. Ein PV-Solar-Array kann in Gebieten, in denen diese zeitlich variierende Rate verwendet wird, sehr vorteilhaft sein, da der erzeugte Solarstrom den teuersten Strom ausgleichen würde. Wie vorteilhaft dies für einen bestimmten Hausbesitzer ist, hängt vom genauen Zeitpunkt und der Größenordnung der Zinsänderungen im Rahmen eines solchen Plans ab. In ähnlicher Weise haben Versorgungsunternehmen an einigen Standorten Preisschemata, die zu unterschiedlichen Jahreszeiten aufgrund von regelmäßigen saisonalen Nachfrageschwankungen variieren. Diejenigen mit höheren Raten im Sommer machen Solarstrom wertvoller.
Einige Versorgungsunternehmen haben gestaffelte Preispläne, bei denen sich der Grenzpreis für Strom mit steigendem Verbrauch ändert. Bei dieser Art von Plan kann der Nutzen einer Solaranlage vom Stromverbrauch des Hauses abhängen. In bestimmten Gebieten, in denen die Raten mit steigendem Verbrauch drastisch ansteigen, können große Häuser (mit hohem Energiebedarf) am meisten von Solaranlagen profitieren, die den hohen Kostengrenzverbrauch ausgleichen.
Der dritte Vorteil einer Solaranlage besteht darin, dass Hausbesitzer solar erzeugten Strom an Versorgungsunternehmen verkaufen können. In den USA wird dies durch "Net Metering" -Pläne erreicht, bei denen private Verbraucher den Strom, den sie in das Netz einspeisen (wenn die Stromerzeugungsrate aus dem Solar-Array höher ist als der Stromverbrauch der privaten Haushalte), zum Ausgleich nutzen die zu anderen Zeiten verbrauchte Energie; Die monatliche Stromrechnung spiegelt den Netto-Energieverbrauch wider. Die spezifischen Vorschriften und Richtlinien für die Netzmessung sind regional unterschiedlich. Eigenheimbesitzer können sich auf die DSIRE-Datenbank beziehen und sollten sich auch an ihre örtlichen Versorgungsunternehmen wenden, um genauere Informationen zu erhalten.
Der letzte Vorteil ist die potenzielle Auswirkung auf den Wert eines Hauses durch die Hinzufügung einer Solaranlage. Generell ist davon auszugehen, dass Sonnenkollektoren den Wert der meisten Häuser erhöhen würden. Erstens ist es ein unbestreitbarer finanzieller Vorteil, niedrigere Stromrechnungen als Ergebnis einer Solaranlage zu haben. Zweitens bedeutet der Trend zu "grünem" Wohnen, dass die Nachfrage nach Häusern mit geringerem CO2-Ausstoß und erneuerbaren Energien steigt. Schließlich bedeutet der Kauf eines Hauses mit bereits installierter Solaranlage, dass die Investition (für den Eigenheimkäufer) über die Hypothek finanziert wird. Diese Leichtigkeit der Finanzierung macht Solar für einen Eigenheimkäufer möglicherweise erschwinglicher als der Kauf eines Hauses ohne Solar und das anschließende Hinzufügen einer Solaranlage.
Berechnung der finanziellen Lebensfähigkeit und der "eingeebneten" Stromkosten
Sobald die oben genannten Kosten und Nutzen ermittelt wurden, kann eine Solaranlage theoretisch mithilfe der Discounted-Cashflow-Methode (DCF) bewertet werden. Die Abflüsse zu Beginn des Projekts bestünden aus Installationskosten (abzüglich Subventionen), und die Zuflüsse würden später in Form von Ausgleichsstromkosten (sowohl direkt als auch über die Nettomessung) eintreffen.
Anstatt DCF zu verwenden, wird die Rentabilität von Solarstrom in der Regel durch Berechnung der Stromgestehungskosten (LCOE) und anschließenden Vergleich mit den vom örtlichen Energieversorger in Rechnung gestellten Stromkosten bewertet. Der LCOE für Haushaltssolar wird in der Regel als Kosten / Kilowattstunde ($ / kWh oder ¢ / kWh) berechnet - dasselbe Format, das üblicherweise für Stromrechnungen verwendet wird. Um den LCOE zu approximieren, kann man die folgende Gleichung verwenden:
LCOE ($ / kWh) = Kapitalwert (NPV) der Lebenszeitbetriebskosten ($) / Lebenszeitenergieproduktion (kWh)
Die Nutzungsdauer eines PV-Solarmoduls wird in der Regel mit 25-40 Jahren angenommen. Die Betriebskosten umfassen die Wartungskosten, die abgezinst werden müssen, um den Kapitalwert zu ermitteln. Der LCOE kann dann mit den Stromkosten eines Versorgungsunternehmens verglichen werden. Denken Sie daran, dass der maßgebliche Preis derjenige ist, der zu Zeiten oder in der Nähe der PV-Spitzenproduktion auftritt. ( Sehen Sie sich den Net Present Value Calculator von Investopedia an, um diese Berechnungen selbst auszuprobieren.)
Die Quintessenz
Die Entscheidung, ob eine PV-Solaranlage installiert werden soll, mag entmutigend erscheinen, es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass eine solche Anlage eine langfristige Investition darstellt. An vielen Standorten ist Solarenergie aus finanzieller Sicht eine gute Wahl. Selbst wenn sich herausstellt, dass die Kosten für Solarenergie geringfügig höher sind als die Kosten für Strom, den ein Energieversorger kauft, möchten Hausbesitzer möglicherweise Solarenergie installieren, um künftige potenzielle Schwankungen der Energiekosten zu vermeiden, oder sie möchten einfach nur über ihre persönlichen finanziellen Beweggründe und ihre Verwendung hinausblicken Solar für "grünes" Leben.