Een huis op zonne-energie: zal het zijn vruchten afwerpen?

Huiseigenaren die fotovoltaïsche energiesystemen installeren, hebben tal van voordelen: lagere elektriciteitsrekeningen, lagere CO2-voetafdrukken en mogelijk hogere thuiswaarden. Maar deze voordelen brengen aanzienlijke installatie- en onderhoudskosten met zich mee, en de omvang van de voordelen kan sterk verschillen van huis tot huis. Dit artikel helpt huiseigenaren de financiële berekeningen te maken die nodig zijn om de levensvatbaarheid van zonne-energie in hun huizen te bepalen.

Fotovoltaïsche zonne-energie

Fotovoltaïsche (PV) zonnetechnologie bestaat al sinds de jaren 1950, maar wordt dankzij de dalende prijzen van zonnepanelen pas sinds de eeuwwisseling beschouwd als een financieel levensvatbare technologie voor wijdverbreid gebruik.

De grootte van het zonnepaneel wordt genoteerd in termen van de theoretische elektrische outputpotentiaal in watt. De typische output die wordt gerealiseerd voor geïnstalleerde PV-systemen - ook wel de "capaciteitsfactor" genoemd - ligt tussen 10% en 20% van de theoretische output. Een huishoudsysteem van 3 kilowattuur (kWh) met een capaciteitsfactor van 15% zou 3 kW * 15% * 24 uur / dag * 365 dagen / jaar = 3.942 kWh / jaar produceren, of ongeveer een derde van het typische elektriciteitsverbruik van een VS huishouden. Maar deze berekening kan misleidend zijn omdat er weinig reden is om te spreken van "typische" resultaten; in feite kan zonne-energie zinvol zijn voor één huishouden, maar niet voor het huis ernaast. Deze discrepantie kan worden toegeschreven aan de financiële en praktische overwegingen die worden overwogen bij het bepalen van de levensvatbaarheid.

Kosten

Zonne-energie is kapitaalintensief, en de belangrijkste kosten van het bezitten van een systeem komen vooraf bij het kopen van de apparatuur. De zonnemodule zal vrijwel zeker de grootste afzonderlijke component van de totale kosten vertegenwoordigen. Andere apparatuur die nodig is voor de installatie omvat een omvormer (om de door het paneel geproduceerde gelijkstroom om te zetten in de wisselstroom die wordt gebruikt door huishoudelijke apparaten), meetapparatuur (als het nodig is om te zien hoeveel stroom wordt geproduceerd) en verschillende behuizingscomponenten samen met kabels en bedrading. Sommige huiseigenaren overwegen ook batterijopslag. Historisch gezien waren batterijen onbetaalbaar en onnodig als het hulpprogramma betaalt voor overtollige elektriciteit die in het net wordt ingevoerd (zie hieronder). De installatiekosten moeten ook in rekening worden genomen.

Naast installatiekosten zijn er nog andere kosten verbonden aan het gebruik en onderhoud van een PV-zonnepaneel. Afgezien van het regelmatig reinigen van de panelen, moeten omvormers en batterijen (indien geïnstalleerd) in de regel na enkele jaren gebruik worden vervangen.

Hoewel de bovengenoemde kosten relatief eenvoudig zijn - vaak kan een zonne-installatiebedrijf hier een prijs voor een huiseigenaar voor opgeven - kan het moeilijk zijn om de beschikbare subsidies van de overheid en / of uw lokale nutsbedrijf te bepalen. Stimulansen van de overheid veranderen vaak, maar historisch gezien heeft de Amerikaanse overheid een belastingvermindering tot 30% van de systeemkosten toegestaan. Meer informatie over stimuleringsprogramma's in de VS, inclusief programma's binnen elke staat, is te vinden op de website van Database of State Incentives for Renewables & Efficiency (DSIRE). In andere landen is dergelijke informatie vaak beschikbaar op websites van overheidswege of op zonne-belangenbehartiging. Huiseigenaren moeten ook contact opnemen met hun lokale nutsbedrijf om te zien of het financiële prikkels biedt voor zonne-installatie, en om te bepalen wat haar beleid is voor netkoppeling en voor de verkoop van overtollige stroom aan het net.

Voordelen

Een aanzienlijk voordeel voor PV-installaties is een lagere energierekening, maar de hoogte van dit voordeel hangt af van de hoeveelheid zonne-energie die kan worden geproduceerd, gezien de beschikbare omstandigheden en de manier waarop nutsbedrijven kosten voor elektriciteit.

De eerste overweging is de zonnestralingsniveaus die beschikbaar zijn in de geografische locatie van het huis. Als het gaat om het gebruik van zonnepanelen, is het meestal beter om dichter bij de evenaar te zijn, maar andere factoren moeten worden overwogen. Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) produceert kaarten voor de VS met niveaus van zonnestraling; de tools op haar website bieden gedetailleerde zonne-informatie voor specifieke locaties in de VS Vergelijkbare kaarten en gegevens zijn ook beschikbaar in andere landen, vaak van milieu-instanties van de overheid of organisaties voor duurzame energie. Even belangrijk is de oriëntatie van het huis; voor arrays op het dak maximaliseert een dak op het zuiden zonder bomen of andere objecten die zonlicht belemmeren de beschikbare zonne-energie. Als dit niet beschikbaar is, kunnen panelen op externe steunen worden gemonteerd en buiten het huis worden geïnstalleerd, wat extra kosten met zich meebrengt voor de extra hardware en kabels.

De tweede overweging is de timing van de productie van zonne-energie en hoe nutsbedrijven kosten voor elektriciteit. De opwekking van zonne-energie vindt voornamelijk in de middag plaats en is hoger in de zomer, wat dus relatief goed overeenkomt met de totale elektriciteitsvraag in warme klimaten, omdat airconditioners op deze momenten de meeste energie verbruiken. Bijgevolg is zonne-energie waardevol omdat de alternatieve methoden voor energieproductie (vaak aardgascentrales) die worden gebruikt om aan de piekvraag naar energie te voldoen, vaak duur zijn. Maar nutsbedrijven brengen residentiële consumenten vaak een vast tarief in rekening voor elektriciteit, ongeacht het tijdstip van verbruik. Dit betekent dat in plaats van de dure kosten van piekstroomproductie te compenseren, de zonne-energiesystemen van huiseigenaren alleen de prijs compenseren die ze in rekening brengen voor elektriciteit, wat veel dichter bij de gemiddelde kosten van stroomproductie ligt.

Veel nutsbedrijven in de VS hebben echter prijsregelingen ingevoerd waarmee huiseigenaren gedurende de dag tegen verschillende tarieven kunnen worden aangerekend in een poging de werkelijke kosten van elektriciteitsproductie op verschillende tijdstippen te spiegelen; dit betekent hogere tarieven in de middag en lagere tarieven in de nacht. Een PV-zonnepaneel kan zeer nuttig zijn in gebieden waar dit soort tijdvariabele snelheid wordt gebruikt, omdat de geproduceerde zonne-energie de meest kostbare elektriciteit zou compenseren. Hoe voordelig dit voor een bepaalde huiseigenaar is, hangt precies af van de exacte timing en omvang van de koerswijzigingen onder een dergelijk plan. Evenzo hebben nutsbedrijven op sommige locaties prijsregelingen die variëren over verschillende tijden van het jaar als gevolg van regelmatige seizoensgebonden vraagschommelingen. Degenen met hogere tarieven in de zomer maken zonne-energie waardevoller.

Sommige nutsbedrijven hebben gedifferentieerde prijsplannen waarin de marginale prijs van elektriciteit verandert naarmate het verbruik stijgt. Volgens dit type plan kan het voordeel van een zonnestelsel afhangen van het elektriciteitsverbruik van de woning; in bepaalde gebieden met tarieven die dramatisch stijgen naarmate het verbruik toeneemt, kunnen grote huizen (met grote energiebehoeften) het meest profiteren van zonnepanelen die het marginale verbruik tegen hoge kosten compenseren.

Het derde voordeel van een zonnestelsel is dat huiseigenaren op zonne-energie opgewekte elektriciteit kunnen verkopen aan nutsbedrijven. In de VS gebeurt dit via "netmeting" -plannen, waarbij particuliere consumenten de stroom gebruiken die ze in het net steken (wanneer de snelheid van elektriciteitsopwekking door de zonnepanelen groter is dan de snelheid van het huishoudelijk elektriciteitsverbruik) om dit te compenseren het vermogen dat op andere momenten wordt verbruikt; de maandelijkse elektriciteitsrekening geeft het netto energieverbruik weer. De specifieke voorschriften en het beleid voor netto-meters variëren van regio tot regio. Huiseigenaren kunnen de DSIRE-database raadplegen en moeten ook contact opnemen met hun lokale hulpprogramma's voor meer specifieke informatie.

Het uiteindelijke voordeel is het potentiële effect op de waarde van een huis door de toevoeging van een zonnepaneel. Over het algemeen is het redelijk om aan te nemen dat zonnepanelen de waarde van de meeste huizen zouden verhogen. Ten eerste is er een onmiskenbaar financieel voordeel van lagere elektriciteitsrekeningen als gevolg van een zonnepaneel. Ten tweede betekent de trend in de richting van "groen" wonen dat er een groeiende vraag is naar huizen met een kleinere koolstofvoetafdruk en die worden aangedreven door hernieuwbare bronnen. Ten slotte betekent het kopen van een huis met reeds geïnstalleerde zonne-energie dat de investering wordt gefinancierd (voor de koper) via de hypotheek. Dit financieringsgemak maakt zonne-energie mogelijk betaalbaarder voor een huiskoper dan een huis zonder zonne-energie te kopen en vervolgens een zonnepaneel toe te voegen.

Berekening van de financiële levensvatbaarheid en de "genivelleerde" kosten van elektriciteit

Zodra de bovengenoemde kosten en baten zijn bepaald, kan een zonnestelsel in theorie worden geëvalueerd met behulp van de discounted cash flow-methode (DCF). Uitstromen aan het begin van het project zouden bestaan ​​uit installatiekosten (na aftrek van subsidies) en instromen zouden later aankomen in de vorm van gecompenseerde elektriciteitskosten (zowel rechtstreeks als via netto-meting).

In plaats van DCF te gebruiken, wordt de levensvatbaarheid van zonne-energie meestal geëvalueerd door de genivelleerde kosten van elektriciteit (LCOE) te berekenen en deze vervolgens te vergelijken met de kosten van elektriciteit die door het lokale nutsbedrijf worden berekend. De LCOE voor huishoudelijke zonne-energie wordt meestal berekend als kosten / kilowattuur ($ / kWh of ¢ / kWh) - hetzelfde formaat dat gewoonlijk wordt gebruikt op elektriciteitsrekeningen. Om de LCOE te benaderen, kan men de volgende vergelijking gebruiken:

LCOE ($ / kWh) = netto contante waarde (NPV) van de Lifetime Cost of Ownership ($) / Lifetime Energy Output (kWh)

De gebruiksduur van een PV-zonnemodule wordt in het algemeen 25-40 jaar geacht. De eigendomskosten omvatten de onderhoudskosten, die moeten worden verdisconteerd om de NPV te vinden. De LCOE kan vervolgens worden vergeleken met de elektriciteitskosten van een nutsbedrijf; vergeet niet dat de relevante prijs die is die optreedt tijdens tijden op of nabij piek PV-zonneproductie. (Bekijk de netto contante waardecalculator van Investopedia om deze berekeningen zelf uit te proberen.)

Het komt neer op

Bepalen of een PV-zonnesysteem moet worden geïnstalleerd, lijkt misschien een ontmoedigende taak, maar het is belangrijk om te onthouden dat een dergelijk systeem een ​​investering op lange termijn is. Op veel locaties is zonne-energie een goede keuze vanuit financieel perspectief. Zelfs als de kosten van zonne-energie marginaal duurder blijken te zijn dan elektriciteit die is gekocht bij een nutsbedrijf, willen huiseigenaren misschien zonne-energie installeren om toekomstige potentiële schommelingen in energiekosten te voorkomen, of willen ze gewoon verder kijken dan hun persoonlijke financiële motivaties en gebruik zonne voor "groen" leven.