يحصل ملاك المنازل الذين يقومون بتثبيت أنظمة الطاقة الكهروضوئية على العديد من الفوائد: فواتير كهربائية أقل ، وأثر أقل للكربون ، وقيم منزلية أعلى محتملة. لكن هذه الفوائد تأتي مع تكاليف تركيب وصيانة كبيرة ، وقد يتفاوت حجم المكاسب على نطاق واسع من منزل إلى آخر. هذه المادة سوف تساعد أصحاب المنازل في إجراء الحسابات المالية اللازمة لتحديد مدى صلاحية الطاقة الشمسية في منازلهم.
الطاقة الشمسية الضوئية
إن تكنولوجيا الطاقة الشمسية الفولتية الضوئية موجودة منذ الخمسينيات ، ولكن بفضل انخفاض أسعار الوحدات الشمسية ، تم اعتبارها مجرد تكنولوجيا قابلة للاستمرار مالياً للاستخدام الواسع النطاق منذ مطلع الألفية.
يقتبس حجم الألواح الشمسية من حيث إمكانات الإخراج الكهربائي النظري بالواط. ومع ذلك ، فإن المخرجات النموذجية المحققة لأنظمة الكهروضوئية المثبتة - والمعروفة باسم "عامل القدرة" - تتراوح بين 10 ٪ و 20 ٪ من الناتج النظري. ينتج عن النظام المنزلي الذي تبلغ مدته 3 كيلووات في الساعة والذي يعمل بمعامل قدرة 15٪ 3 كيلو وات * 15٪ * 24 ساعة في اليوم * 365 يومًا / سنة = 3،942 كيلو وات في الساعة ، أو ما يقرب من ثلث استهلاك الكهرباء المعتاد للولايات المتحدة الأسرة. لكن هذا الحساب قد يكون مضللاً لأنه لا يوجد سبب وجيه للتحدث عن النتائج "النموذجية" ؛ في الواقع ، قد تكون الطاقة الشمسية منطقية بالنسبة لعائلة واحدة ، ولكن ليس للمنزل المجاور. يمكن أن يعزى هذا التناقض إلى الاعتبارات المالية والعملية التي تم تحديدها عند تحديد الصلاحية.
التكاليف
الطاقة الشمسية مكثفة في رأس المال ، والتكلفة الرئيسية لامتلاك نظام تأتي مقدمًا عند شراء الجهاز. من شبه المؤكد أن الوحدة الشمسية تمثل أكبر عنصر منفرد في المصاريف الكلية. تشمل المعدات الأخرى اللازمة للتركيب العاكس (لتحويل التيار المباشر الذي تنتجه اللوحة إلى التيار المتردد الذي تستخدمه الأجهزة المنزلية) ، ومعدات القياس (إذا كان من الضروري معرفة مقدار الطاقة المنتجة) ، ومكونات الإسكان المختلفة مع الكابلات والأسلاك والعتاد. بعض أصحاب المنازل أيضا النظر في تخزين البطارية. تاريخيا ، كانت البطاريات باهظة الثمن وغير ضرورية إذا دفعت الأداة الكهرباء الزائدة التي يتم إدخالها في الشبكة (انظر أدناه). يجب أيضا أن تكون تكلفة العمالة التثبيت في الحسبان.
بالإضافة إلى تكاليف التركيب ، هناك بعض التكاليف الإضافية المرتبطة بتشغيل وصيانة مجموعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. بصرف النظر عن تنظيف الألواح بانتظام ، فإن المحولات والبطاريات (إذا كانت مثبتة) تحتاج عادة إلى استبدال بعد عدة سنوات من الاستخدام.
في حين أن التكاليف المذكورة أعلاه تكون بسيطة نسبياً - غالبًا ما تستطيع شركة تركيب الطاقة الشمسية تحديد سعر لها مقابل مالك المنزل - فإن تحديد الإعانات المتاحة من الحكومة و / أو يمكن أن تثبت فائدةك المحلية أكثر من تحدٍ. تتغير الحوافز الحكومية في كثير من الأحيان ، ولكن تاريخياً ، سمحت الحكومة الأمريكية بخصم ضريبي يصل إلى 30٪ من تكلفة النظام. يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل حول برامج الحوافز في الولايات المتحدة ، بما في ذلك البرامج داخل كل ولاية ، على موقع قاعدة بيانات حوافز الدولة لمصادر الطاقة المتجددة والكفاءة (DSIRE). في بلدان أخرى ، تتوفر هذه المعلومات غالبًا على مواقع الدعوة الحكومية أو الشمسية. يجب على مالكي المنازل أيضًا التحقق من شركة المرافق المحلية الخاصة بهم لمعرفة ما إذا كانت تقدم حوافز مالية للتركيب الشمسي ، ولتحديد ماهية سياستها فيما يتعلق بربط الشبكات ولبيع الطاقة الزائدة في الشبكة.
فوائد
هناك فائدة كبيرة للتركيب الكهروضوئي وهي فاتورة طاقة أقل ، لكن حجم هذه الفائدة يعتمد على كمية الطاقة الشمسية التي يمكن إنتاجها في ضوء الظروف المتاحة والطريقة التي تتقاضى بها المرافق تكلفة الكهرباء.
الاعتبار الأول هو مستويات الإشعاع الشمسي المتاحة في الموقع الجغرافي للمنزل. عندما يتعلق الأمر باستخدام الألواح الشمسية ، يكون الاقتراب من خط الاستواء أفضل بشكل عام ، لكن يجب مراعاة العوامل الأخرى. ينتج المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) خرائط للولايات المتحدة توضح مستويات الإشعاع الشمسي ؛ توفر الأدوات الموجودة على موقعها على الويب معلومات مفصلة عن الطاقة الشمسية لمواقع محددة داخل الولايات المتحدة ، وتتوفر خرائط وبيانات مماثلة في بلدان أخرى أيضًا ، غالبًا من وكالات بيئية حكومية أو منظمات طاقة متجددة. نفس القدر من الأهمية هو اتجاه المنزل. بالنسبة للصفائف الموجودة على السطح ، فإن السقف المواجه للجنوب بدون الأشجار أو الأشياء الأخرى التي تعرقل أشعة الشمس يزيد من الطاقة الشمسية المتاحة. إذا لم يكن هذا متاحًا ، فيمكن تركيب اللوحات على دعامات خارجية وتثبيتها بعيدًا عن المنزل ، مما يؤدي إلى تكبد تكاليف إضافية للأجهزة والكابلات الإضافية.
الاعتبار الثاني هو توقيت إنتاج الطاقة الشمسية ، وكيفية شحن المرافق للكهرباء. يحدث توليد الطاقة الشمسية في المقام الأول خلال فترة ما بعد الظهر ، وهو أعلى خلال فصل الصيف ، وبالتالي يتوافق بشكل جيد نسبيًا مع الطلب الكلي على الكهرباء في المناخات الحارة لأنه في هذه الأوقات يستهلك مكيفات الهواء معظم الطاقة. وبالتالي ، فإن الطاقة الشمسية قيمة لأن الطرق البديلة لإنتاج الطاقة (غالبًا محطات توليد الطاقة من الغاز الطبيعي) المستخدمة لتلبية الطلب على الطاقة القصوى تميل إلى أن تكون باهظة الثمن. لكن المرافق غالباً ما تتقاضى من المستهلكين المقيمين سعرًا ثابتًا مقابل الكهرباء ، بغض النظر عن وقت الاستهلاك. هذا يعني أنه بدلاً من تعويض التكلفة الباهظة لإنتاج الذروة للكهرباء ، فإن أنظمة الطاقة الشمسية لأصحاب المنازل تعوض فقط السعر الذي يتم تحصيله مقابل الكهرباء ، وهو أقرب بكثير من متوسط تكلفة إنتاج الطاقة.
ومع ذلك ، فقد أدخلت العديد من شركات المرافق في الولايات المتحدة خطط تسعير تسمح بتحصيل مالكي المنازل بمعدلات مختلفة طوال اليوم في محاولة لتعكس التكلفة الفعلية لإنتاج الكهرباء في أوقات مختلفة ؛ وهذا يعني ارتفاع معدلات في فترة ما بعد الظهر وانخفاض معدلات في الليل. قد تكون صفيف الطاقة الشمسية الكهروضوئية مفيدًا جدًا في المناطق التي يتم فيها استخدام هذا النوع من معدل اختلاف الوقت لأن الطاقة الشمسية المنتجة ستعوض الكهرباء الأكثر تكلفة. بالضبط مدى فائدة هذا لمالك منزل معين يعتمد على التوقيت الدقيق وحجم التغييرات معدل في إطار مثل هذه الخطة. وبالمثل ، فإن المرافق في بعض المواقع لديها خطط تسعير تختلف باختلاف أوقات السنة بسبب تقلبات الطلب الموسمية المعتادة. أولئك الذين لديهم معدلات أعلى خلال الصيف يجعلون الطاقة الشمسية أكثر قيمة.
بعض المرافق قد خططت لخطط التسعير التي يتغير فيها السعر الحدي للكهرباء مع ارتفاع الاستهلاك. بموجب هذا النوع من الخطة ، يمكن أن تعتمد الاستفادة من النظام الشمسي على استخدام الكهرباء للمنزل ؛ في بعض المناطق الخاضعة لمعدلات تزيد بشكل كبير مع زيادة الاستهلاك ، قد تستفيد المنازل الكبيرة (ذات الاحتياجات الكبيرة من الطاقة) أكثر من المصفوفات الشمسية التي تعوض الاستهلاك الهامشي عالي التكلفة.
الفائدة الثالثة للنظام الشمسي هي أن أصحاب المنازل يمكنهم بيع الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية للمرافق. في الولايات المتحدة ، يتم ذلك من خلال خطط "القياس الصافي" ، حيث يستخدم المستهلكون السكنيون الطاقة التي يضعونها في الشبكة (عندما يكون معدل توليد الكهرباء من المجموعة الشمسية أكبر من معدل استهلاك الكهرباء المنزلي) للتعويض الطاقة المستهلكة في أوقات أخرى ؛ فاتورة الكهرباء الشهرية تعكس صافي استهلاك الطاقة. تختلف أنظمة وسياسات القياس الصافي المحددة باختلاف المناطق. يمكن لمالكي المنازل الرجوع إلى قاعدة بيانات DSIRE ويجب عليهم أيضًا الاتصال بالأدوات المساعدة المحلية الخاصة بهم للعثور على مزيد من المعلومات المحددة.
الفائدة النهائية هي التأثير المحتمل على قيمة المنزل بسبب إضافة مجموعة شمسية. بشكل عام ، من المنطقي افتراض أن الألواح الشمسية سترفع قيمة معظم المنازل. أولاً ، هناك فائدة مالية لا يمكن إنكارها تتمثل في خفض فواتير الكهرباء نتيجة لمجموعة الطاقة الشمسية. ثانياً ، يعني الاتجاه نحو العيش "الأخضر" أن هناك طلباً متزايداً على المنازل التي لها بصمة كربونية أصغر حجماً وتعمل بواسطة مصادر متجددة. أخيرًا ، يعني شراء منزل مزود بالطاقة الشمسية بالفعل أن الاستثمار يتم تمويله (لمشتري المنازل) من خلال الرهن العقاري. إن سهولة التمويل هذه تجعل الطاقة الشمسية أكثر تكلفة بالنسبة لمشتري المنازل من شراء منزل بدون طاقة شمسية ومن ثم إضافة مجموعة شمسية.
حساب الجدوى المالية والتكلفة "المستوية" للكهرباء
بمجرد تحديد التكاليف والفوائد المذكورة أعلاه ، يمكن نظريًا تقييم النظام الشمسي باستخدام طريقة التدفق النقدي المخصوم (DCF). ستتألف التدفقات الخارجة في بداية المشروع من تكاليف التركيب (صافية من الإعانات) ، وسوف تصل التدفقات في وقت لاحق في شكل تكاليف الكهرباء المعادلة (سواء بشكل مباشر أو من خلال القياس الصافي).
بدلاً من استخدام DCF ، عادةً ما يتم تقييم صلاحية الطاقة الشمسية من خلال حساب التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE) ، ثم مقارنتها بتكلفة الكهرباء التي تتقاضاها المنشأة المحلية. عادةً ما يتم احتساب LCOE للطاقة الشمسية المنزلية كتكلفة / كيلو واط ساعة ($ / kWh أو ¢ / kWh) - نفس التنسيق المستخدم عادة في فواتير الكهرباء. لتقريب LCOE ، يمكن للمرء استخدام المعادلة التالية:
LCOE ($ / kWh) = صافي القيمة الحالية (NPV) لتكلفة الملكية مدى الحياة ($) / إخراج الطاقة مدى الحياة (kWh)
يفترض عمومًا أن العمر الإنتاجي لوحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية يتراوح بين 25 و 40 عامًا. تتضمن تكلفة الملكية تكاليف الصيانة ، والتي يجب خصمها للعثور على NPV. يمكن عندئذ مقارنة LCOE بتكلفة الكهرباء من المرافق ؛ تذكر ، أن السعر المناسب هو الذي يحدث خلال أوقات عند أو بالقرب من ذروة إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية. (راجع حاسبة القيمة الحالية الصافية لـ Investopedia لتجربة هذه الحسابات بنفسك.)
الخط السفلي
قد يبدو تحديد ما إذا كنت تريد تثبيت نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية مهمة شاقة ، ولكن من المهم أن نتذكر أن هذا النظام يعد استثمارًا طويل الأجل. في العديد من المواقع ، تعد الطاقة الشمسية خيارًا جيدًا من منظور مالي. حتى لو تبين أن تكلفة الطاقة الشمسية أغلى بشكل هامشي من الكهرباء المشتراة من المرافق ، فقد يرغب أصحاب المنازل في تثبيت الطاقة الشمسية لتجنب التقلبات المحتملة في المستقبل في تكاليف الطاقة ، أو ربما يرغبون ببساطة في النظر إلى أبعد من دوافعهم المالية الشخصية واستخدامهم. الطاقة الشمسية للعيش "الخضراء".
