به فکر استفاده از انرژی خورشیدی هستید؟ قیمتها در حال نزدیک شدن به هزینه برق شبکه هستند، اما تاکنون فقط در برخی مناطق. joncallas/flickr, CC BY-SA
آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر این هفته اعلام کرد که پنلهای خورشیدی پشت بام پتانسیل تولید تقریباً ... ۴۰ درصد برق اما هزینه استفاده از انرژی خورشیدی چقدر است؟
بسیاری از مردم میپرسند چه زمانی هزینه تولید برق از پنلهای فتوولتائیک خورشیدی (PV) برابر یا کمتر از خرید از شبکه خواهد بود - نقطهای که «برابری شبکه» نامیده میشود و میتواند پذیرش انرژی خورشیدی را تسریع کند.
اما در پرسیدن این سوال، آنها اغلب سیب را با پرتقال مقایسه میکنند و فراموش میکنند که پاسخ از مکانی به مکان دیگر و از یک نوع نصب به نوع دیگر متفاوت است.
برای مثال، برق حاصل از سیستمهای خورشیدی در مقیاس بزرگ (معمولاً آرایههای بزرگی که در آنها پنلها به آرامی شیب و جهت خود را تغییر میدهند تا در تمام طول روز رو به خورشید باشند) معمولاً هزینه کمتری نسبت به برق تولید شده از پنلهای خورشیدی نصب شده در خانه شخصی دارد. همچنین، نرخ برق مسکونی، به طور متوسط حدود ۶ سنت به ازای هر کیلووات ساعت در ایالات متحده، بسیار بالاتر از نرخهای عمدهفروشی برق - قیمتی که شرکتهای برق به ژنراتورهای برق میپردازند - هستند که معمولاً کمتر از ۴ سنت به ازای هر کیلووات ساعت.
در عین حال، ایالتهای مختلف کم و بیش از نور خورشید برخوردارند - برای مثال، انرژی خورشیدی در فلوریدا معمولاً اقتصادیتر از آلاسکا است. همه این عوامل، این سوال را پیچیدهتر از آنچه مردم تصور میکنند، میکند.
پس چگونه میتوانیم هزینه انرژی خورشیدی پشت بامی را با هزینه خرید برق از شبکه برق محلی مقایسه کنیم و از این طریق بفهمیم که کدام ایالتها چه زمانی به نقطه برابری شبکه خواهند رسید؟
تعیین هزینه انرژی خورشیدی
هزینه تراز شده یا میانگین برق حاصل از یک آرایه خورشیدی فتوولتائیک از تقسیم کل هزینه صرف شده برای خرید، نصب، تأمین مالی و نگهداری سیستم بر کل مقدار برقی که انتظار میرود سیستم در طول عمر خود تولید کند، به دست میآید. ما این مقدار را هزینه تراز شده برق (LCOE) مینامیم و بر حسب دلار به ازای هر کیلووات ساعت ($/kWh) بیان میشود. از همین معیار میتوان برای تعیین هزینه یک نیروگاه زغال سنگ یا گاز طبیعی استفاده کرد. برنامهریزان آن را دوست دارند زیرا هزینه یک نیروگاه را در طول چندین دهه به یک عدد واحد کاهش میدهد.
علیرغم نقاط قوت LCOE به عنوان یک معیار - درک آسان و کاربرد گسترده آن - کاستیهایی نیز دارد. به عنوان مثال، تنوع جغرافیایی، تغییرات فصلی و معمولاً هزینه اثرات زیستمحیطی مانند هزینه انتشار کربن را در نظر نمیگیرد. این معیار هنگام مقایسه ژنراتورهای بادی و خورشیدی متغیر با نیروگاههایی که میتوانید به دلخواه روشن و خاموش کنید، مانند نیروگاههایی که با اورانیوم، زغال سنگ و گاز طبیعی سوخترسانی میشوند، کمی بیش از حد ساده است.
امروزه میانگین هزینه انرژی حاصل از فتوولتائیک خورشیدی در ایالات متحده گزارش شده است 12.2 سنت برای هر کیلووات ساعتکه تقریباً برابر با میانگین نرخ خرده فروشی است.
کسانی که قیمت برق را به دقت دنبال میکنند، ممکن است فکر کنند که این قیمت تقریباً با قیمتی که برای برق خانگی خود میپردازند، برابری میکند. با این حال، این عدد میتواند گمراهکننده باشد، زیرا نشان دهنده میانگین قیمت انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ در سراسر ایالات متحده است، نه لزوماً هزینه تولید برق از پنلهای خورشیدی در خانههای ما.
بنابراین چگونه میتوانیم بفهمیم که در محل زندگی شما، میزان برق خورشیدی مسکونی چقدر به برابری شبکه نزدیک است؟ در نهایت، این به دو چیز بستگی دارد: چقدر برای برقی که از شبکه محلی میخرید هزینه میکنید و چقدر میتوانید برای برقی که میتوانید از طریق PV تولید کنید، پول دریافت کنید. بیایید نگاهی به هر دوی آنها بیندازیم.
چه قدر خورشید میاد؟
آژانس اطلاعات انرژی (EIA) یک ... ایجاد کرده است. نقشه میانگین نرخ برق بر اساس کد پستی، میانگین گرفته شده در سطح شهرستان و توسط نویسنده در نقشه زیر بازسازی شده است. رنگهای قرمز پررنگ (یا تیرهتر) نشان دهنده میانگین بالاتر نرخ برق مسکونی است.
نقشه میانگین نرخ برق در سراسر ایالات متحده بر اساس گزارش EIAنرخ برق در سراسر کشور بسیار متفاوت است و این تفاوتها میتواند به دلایل اقتصادی، تاریخی یا نظارتی متعددی ایجاد شود. به همین ترتیب، هزینههای انرژی خورشیدی و در دسترس بودن منبع خورشیدی (یعنی اینکه خورشید چند وقت یکبار و با چه شدتی میتابد) نیز در سراسر ایالات متحده همگن نیست. شکل زیر LCOE انرژی خورشیدی مسکونی را در تمام شهرستانهای سراسر کشور نشان میدهد.
LCOE انرژی خورشیدی مسکونی در سراسر ایالات متحدهدادههای مربوط به هزینههای انرژی خورشیدی مسکونی از یک پروژه تحقیقاتی در مقیاس بزرگ در سطح دانشگاه در موسسه انرژی دانشگاه تگزاس در آستین جمعآوری شده است. فرضیات اصلی پشت این دادهها عبارتند از: کل هزینه ۳.۵۰ دلار آمریکا به ازای هر وات برای نصب سیستم فتوولتائیک خورشیدی برای یک آرایه ثابت رو به جنوب با شیب ۲۵ درجه. دادههای تولید انرژی خورشیدی بر اساس آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر در سال ۲۰۱۳ است. مطالعه.
این جهت و شیب جنوبی، یک قاعده کلی است و ممکن است درست نباشد. مکانیابی بهینه پنلهای خورشیدی در هر منطقه.
وزارت انرژی ایالات متحده ابتکار SunShot هدف اعلام شده این است که هزینه نصب سیستمهای فتوولتائیک خورشیدی خانگی را به ۱.۵۰ دلار در هر وات کاهش دهد. پنلهای فتوولتائیک ارزان قیمت از چین، هزینههای سختافزاری را تا جایی کاهش دادهاند که قیمت کل سیستم فتوولتائیک اکنون تحت سلطه «هزینههای نرم» است - یعنی جذب مشتری، نصب، زنجیره تأمین، مجوز و غیره. با این حال، هزینههای کل سیستم نصب شده همچنان در حال کاهش است.
اگرچه این کاهش هزینهها چشمگیر است، اما عامل اصلی در هزینه انرژی تولید شده، میزان تابش خورشیدی است که به پنلهای خورشیدی برخورد میکند. بدیهی است که برخی مکانها آفتابیتر از سایر مکانها هستند، بنابراین یک آرایه خورشیدی در آریزونا انرژی بیشتری نسبت به یک آرایه خورشیدی در ایالت واشنگتن تولید میکند و این سیستم را برای صاحب خانه اقتصادیتر میکند.
و هزینه رایج برق در سراسر کشور متفاوت است. برخی از مناطقی که کمترین هزینه برق شبکهای را دارند (مثلاً واشنگتن) به دلیل سطح پایین تابش خورشید، بالاترین هزینههای انرژی خورشیدی را دارند. ایجاد برابری در دسترسی به انرژی خورشیدی در این مناطق دشوار خواهد بود.
از سوی دیگر، مکانهای دیگری نیز وجود دارند که قیمت برق شبکه بالا و LCOE خورشیدی نسبتاً پایین است، از جمله نیومکزیکو، کالیفرنیا و هاوایی؛ این مکانها مکانهای اصلی برای رسیدن سریعتر انرژی خورشیدی به تعادل هستند.
هدف متحرک
برای روشن شدن این نکته، ما همان اطلاعاتی را که در نقشه هزینه انرژی خورشیدی وجود دارد، در نظر میگیریم و کل هزینه نصب شده انرژی خورشیدی نصب شده را با گامهای ۰.۵۰ دلار بر وات کاهش میدهیم - از ۳.۵۰ دلار بر وات به ۱.۵۰ دلار بر وات (هدف SunShot). سپس میتوانیم نرخ برق را از LCOE خورشیدی در هر شهرستان کم کنیم. در جایی که این اختلاف صفر یا منفی باشد (نرخ برق > LCOE)، میتوانیم تخمین بزنیم که آن شهرستان چه زمانی برای فتوولتائیک خورشیدی مسکونی به برابری شبکه خواهد رسید.
در زیر یک GIF وجود دارد که تخمین نقطه برابری را با کاهش قیمت انرژی خورشیدی نصب شده نشان میدهد. توجه داشته باشید که کل هزینههای نصب شده شامل اعتبار مالیاتی سرمایهگذاری فدرال و هرگونه تخفیف و مشوق مالیاتی محلی میشود.
تصویر GIF مکانهایی را نشان میدهد که در آنها، هزینه برق خورشیدی مسکونی (LCOE) با نرخ متوسط برق محلی در هزینههای مختلف نصب پنلهای خورشیدی برابری میکند.این محاسبات و تخمینها با چندین نکته همراه هستند. اول، محاسبه فوق فرض میکند که به صاحبان PV برای تولید خود با نرخهای استاندارد برق در منطقه خود پرداخت میشود. این ترتیب معمولاً به عنوان اندازهگیری خالص شناخته میشود.
اما طیف گستردهای از راهها وجود دارد که شرکتهای برق با مشتریانی که پنلهای خورشیدی فتوولتائیک نصب کردهاند، تعامل دارند. برخی از شرکتهای برق ممکن است برای برق اضافی که از پنلهای خود به شبکه برق تزریق میکنند، نرخهای بازار عمدهفروشی را به صاحبان خانه بپردازند، که معمولاً بهطور قابلتوجهی کمتر از نرخهای خردهفروشی است. اگر شرکتهای برق به صاحبان خانه بر اساس نرخ عمدهفروشی و نه نرخ خردهفروشی پرداخت کنند، انرژی خورشیدی کمتر اقتصادی است.
اما این تمام ماجرا نیست. میتوان مزایای هزینهای ناشی از کاهش انتشار CO2 و سایر آلایندهها را نیز به آن اضافه کرد. از سوی دیگر، هزینههایی مرتبط با «تقویت» انرژی خورشیدی در هنگام شب یا هوای ابری وجود دارد.
با در نظر گرفتن این عوامل، پاسخ به این سوال که «آیا نصب پنل خورشیدی برای من از نظر اقتصادی منطقی است؟» این است: بستگی دارد. همانطور که نقشه نشان میدهد، نکتهی حیاتی که باید به آن توجه کرد، جدا از هرگونه تغییر در هزینههای برق، این است که هزینههای کلی پنل خورشیدی با چه سرعتی کاهش مییابد.
درباره نویسنده
جاشوا دی. رودز، محقق پسادکترای انرژی، دانشگاه تگزاس در آستین. تحقیقات فعلی او حوزه کاربردهای شبکه هوشمند مسکونی، از جمله کاربردهای سطح سیستمی بهرهوری انرژی و تولید پراکنده را بررسی میکند. او همچنین به سیاستگذاری و تأثیراتی که سیاستهای خوب میتوانند بر بهرهوری اقتصاد محلی داشته باشند، بهویژه سیاستهایی که از نیروهای بازار برای افزایش بهرهوری سهام ساختمانهای مسکونی استفاده میکنند، علاقهمند است.
این مقاله در ابتدا در The Conversation منتشر شد.
کتاب مرتبط:
{amazonWS:searchindex=کتابها؛کلمات کلیدی=انرژی خورشیدی؛maxresults=3}
