Chủ nhà lắp đặt hệ thống năng lượng quang điện nhận được nhiều lợi ích: hóa đơn tiền điện thấp hơn, dấu chân carbon thấp hơn và giá trị nhà cao hơn. Nhưng những lợi ích này đi kèm với chi phí lắp đặt và bảo trì đáng kể, và mức độ lợi nhuận có thể thay đổi lớn từ nhà này sang nhà khác. Bài viết này sẽ giúp chủ nhà thực hiện các tính toán tài chính cần thiết để xác định khả năng tồn tại của năng lượng mặt trời trong nhà của họ.
Năng lượng mặt trời quang điện
Công nghệ năng lượng mặt trời quang điện (PV) đã có từ những năm 1950, nhưng, nhờ giá mô-đun năng lượng mặt trời giảm, nó chỉ được coi là một công nghệ có khả năng tài chính để sử dụng rộng rãi kể từ đầu thiên niên kỷ.
Kích thước bảng năng lượng mặt trời được trích dẫn theo tiềm năng sản lượng điện lý thuyết tính bằng watt. Tuy nhiên, đầu ra điển hình nhận ra cho các hệ thống PV đã cài đặt, được gọi là "hệ số công suất", từ 10% đến 20% sản lượng lý thuyết. Một hệ thống hộ gia đình 3 kilowatt giờ (kWh) hoạt động với hệ số công suất 15% sẽ tạo ra 3kW * 15% * 24 giờ / ngày * 365 ngày / năm = 3.942 kWh / năm, hoặc khoảng một phần ba mức tiêu thụ điện thông thường của Hoa Kỳ hộ gia đình. Nhưng tính toán này có thể gây hiểu nhầm vì có rất ít lý do để nói về kết quả "điển hình"; trong thực tế, năng lượng mặt trời có thể có ý nghĩa đối với một hộ gia đình, nhưng không phải cho ngôi nhà bên cạnh. Sự khác biệt này có thể được quy cho các cân nhắc tài chính và thực tế được xem xét trong việc xác định khả năng tồn tại.
Chi phí
Năng lượng mặt trời đòi hỏi nhiều vốn, và chi phí chính để sở hữu một hệ thống được trả trước khi mua thiết bị. Mô-đun năng lượng mặt trời gần như chắc chắn sẽ đại diện cho thành phần đơn lẻ lớn nhất trong tổng chi phí. Các thiết bị khác cần thiết để lắp đặt bao gồm một biến tần (để biến dòng điện trực tiếp do bảng điều khiển sản xuất thành dòng điện xoay chiều được sử dụng bởi các thiết bị gia dụng), thiết bị đo sáng (nếu cần để xem có bao nhiêu năng lượng được sản xuất) và các thành phần vỏ khác nhau cùng với dây cáp và thiết bị đấu dây. Một số chủ nhà cũng xem xét việc lưu trữ pin. Trong lịch sử, pin rất tốn kém và không cần thiết nếu tiện ích trả tiền điện dư thừa được cung cấp vào lưới điện (xem bên dưới). Chi phí nhân công lắp đặt cũng phải được tính vào.
Ngoài chi phí lắp đặt, còn có một số chi phí khác liên quan đến vận hành và duy trì một mảng năng lượng mặt trời PV. Ngoài việc vệ sinh bảng thường xuyên, bộ biến tần và pin (nếu được lắp đặt) thường cần thay thế sau vài năm sử dụng.
Mặc dù các chi phí trên tương đối đơn giản, nhưng một công ty lắp đặt năng lượng mặt trời có thể báo giá cho những người chủ nhà xác định các khoản trợ cấp có sẵn từ chính phủ và / hoặc tiện ích địa phương của bạn có thể chứng minh nhiều thách thức hơn. Các ưu đãi của chính phủ thay đổi thường xuyên, nhưng trong lịch sử, chính phủ Hoa Kỳ đã cho phép khoản tín dụng thuế lên tới 30% chi phí của hệ thống. Thông tin chi tiết về các chương trình ưu đãi tại Hoa Kỳ, bao gồm các chương trình ở mỗi tiểu bang, có thể được tìm thấy trên trang web Cơ sở dữ liệu khuyến khích tái tạo và hiệu quả (DSIRE). Ở các quốc gia khác, thông tin như vậy thường có sẵn trên các trang web vận động chính phủ hoặc năng lượng mặt trời. Chủ nhà cũng nên kiểm tra với công ty tiện ích địa phương của mình để xem liệu nó có khuyến khích tài chính cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời hay không và để xác định chính sách của nó là gì đối với kết nối lưới và bán điện thừa vào lưới điện.
Những lợi ích
Một lợi ích đáng kể cho việc lắp đặt PV là hóa đơn năng lượng thấp hơn, nhưng mức độ của lợi ích này phụ thuộc vào lượng năng lượng mặt trời có thể được tạo ra trong điều kiện có sẵn và cách thức sử dụng điện cho điện.
Việc xem xét đầu tiên là các mức chiếu xạ mặt trời có sẵn ở vị trí địa lý của ngôi nhà. Khi nói đến việc sử dụng các tấm pin mặt trời, việc ở gần xích đạo thường tốt hơn, nhưng các yếu tố khác phải được xem xét. Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) tạo ra các bản đồ cho Hoa Kỳ cho thấy mức độ chiếu xạ mặt trời; các công cụ trên trang web của nó cung cấp thông tin năng lượng mặt trời chi tiết cho các địa điểm cụ thể trong Hoa Kỳ Bản đồ và dữ liệu tương tự cũng có sẵn ở các quốc gia khác, thường là từ các cơ quan môi trường của chính phủ hoặc các tổ chức năng lượng tái tạo. Quan trọng không kém là định hướng của ngôi nhà; đối với các mảng trên mái nhà, một mái nhà hướng về phía nam không có cây cối hoặc các vật thể khác cản trở ánh sáng mặt trời tối đa hóa năng lượng mặt trời có sẵn. Nếu điều này không có sẵn, các bảng có thể được gắn trên các hỗ trợ bên ngoài và được lắp đặt cách xa nhà, phát sinh thêm chi phí cho phần cứng và cáp bổ sung.
Việc xem xét thứ hai là thời gian sản xuất năng lượng mặt trời và cách các tiện ích tính phí điện. Sản xuất năng lượng mặt trời xảy ra chủ yếu vào buổi chiều và cao hơn vào mùa hè, do đó tương ứng tốt với nhu cầu điện tổng thể ở vùng khí hậu ấm áp bởi vì vào những thời điểm này, máy điều hòa không khí tiêu thụ nhiều năng lượng nhất. Do đó, năng lượng mặt trời có giá trị vì các phương pháp sản xuất năng lượng thay thế (thường là các nhà máy điện khí tự nhiên) được sử dụng để đáp ứng nhu cầu năng lượng cao nhất có xu hướng đắt đỏ. Nhưng các tiện ích thường tính phí cho người tiêu dùng dân cư một mức giá cố định cho điện, bất kể thời gian tiêu thụ. Điều này có nghĩa là thay vì bù đắp chi phí đắt đỏ của sản xuất điện cao điểm, hệ thống năng lượng mặt trời của chủ nhà chỉ đơn thuần bù giá điện mà họ phải trả cho điện, gần với chi phí sản xuất điện trung bình .
Tuy nhiên, nhiều công ty tiện ích ở Mỹ đã đưa ra các chương trình định giá cho phép chủ nhà được tính phí ở các mức giá khác nhau trong cả ngày nhằm cố gắng phản ánh chi phí sản xuất điện thực tế vào các thời điểm khác nhau; điều này có nghĩa là tỷ lệ cao hơn vào buổi chiều và tỷ lệ thấp hơn vào ban đêm. Mảng năng lượng mặt trời PV có thể rất có lợi ở những khu vực sử dụng loại tốc độ thay đổi theo thời gian này vì năng lượng mặt trời được sản xuất sẽ bù đắp cho điện tốn kém nhất. Chính xác thì điều này có lợi như thế nào đối với một chủ nhà nhất định phụ thuộc vào thời gian và mức độ chính xác của thay đổi tỷ lệ theo kế hoạch như vậy. Tương tự, các tiện ích ở một số địa điểm có các chương trình định giá thay đổi theo các thời điểm khác nhau trong năm do sự biến động nhu cầu theo mùa thường xuyên. Những người có tỷ lệ cao hơn trong mùa hè làm cho năng lượng mặt trời có giá trị hơn.
Một số tiện ích đã lên kế hoạch định giá theo đó giá điện biên thay đổi khi mức tiêu thụ tăng. Theo loại kế hoạch này, lợi ích từ hệ thống năng lượng mặt trời có thể phụ thuộc vào việc sử dụng điện của ngôi nhà; ở một số khu vực nhất định có tỷ lệ tăng đáng kể khi mức tiêu thụ tăng, những ngôi nhà lớn (có nhu cầu năng lượng lớn) có thể được hưởng lợi nhiều nhất từ các mảng năng lượng mặt trời bù đắp cho mức tiêu thụ biên chi phí cao.
Lợi ích thứ ba của hệ thống năng lượng mặt trời là chủ nhà có thể bán điện năng lượng mặt trời cho các tiện ích. Ở Mỹ, việc này được thực hiện thông qua các kế hoạch "đo đếm mạng", trong đó người tiêu dùng dân cư sử dụng năng lượng mà họ đưa vào lưới điện (khi tốc độ phát điện từ mảng năng lượng mặt trời lớn hơn tốc độ tiêu thụ điện của hộ gia đình) để bù lại năng lượng tiêu thụ vào thời điểm khác; hóa đơn tiền điện hàng tháng phản ánh mức tiêu thụ năng lượng ròng. Các quy định và chính sách đo lường mạng cụ thể khác nhau giữa các khu vực. Chủ nhà có thể tham khảo cơ sở dữ liệu DSIRE và cũng nên liên hệ với các tiện ích địa phương của họ để tìm thông tin cụ thể hơn.
Lợi ích cuối cùng là hiệu ứng tiềm năng đối với giá trị của một ngôi nhà do có thêm một mảng năng lượng mặt trời. Nhìn chung, thật hợp lý khi cho rằng các tấm pin mặt trời sẽ nâng cao giá trị của hầu hết các ngôi nhà. Đầu tiên, có một lợi ích tài chính không thể phủ nhận khi có hóa đơn tiền điện thấp hơn do mảng năng lượng mặt trời. Thứ hai, xu hướng sống "xanh" có nghĩa là nhu cầu ngày càng tăng đối với những ngôi nhà có lượng khí thải carbon nhỏ hơn và được cung cấp bởi các nguồn tái tạo. Cuối cùng, mua một ngôi nhà với năng lượng mặt trời đã được cài đặt có nghĩa là khoản đầu tư được tài trợ (cho người mua nhà) thông qua thế chấp. Sự dễ dàng tài chính này có khả năng làm cho năng lượng mặt trời trở nên hợp lý hơn cho người mua nhà hơn là mua một ngôi nhà không có năng lượng mặt trời và sau đó thêm một mảng năng lượng mặt trời.
Tính toán khả năng tài chính và chi phí điện "được cân bằng"
Khi các chi phí và lợi ích trên được xác định, về mặt lý thuyết, một hệ mặt trời có thể được đánh giá bằng phương pháp chiết khấu dòng tiền (DCF). Dòng chảy khi bắt đầu dự án sẽ bao gồm chi phí lắp đặt (mạng lưới trợ cấp), và dòng vốn sẽ đến sau dưới dạng bù chi phí điện (cả trực tiếp và thông qua đo lường ròng).
Thay vì sử dụng DCF, khả năng tồn tại của năng lượng mặt trời thường được đánh giá bằng cách tính chi phí điện năng được cân bằng (LCOE), sau đó so sánh nó với chi phí điện được sử dụng bởi các tiện ích địa phương. LCOE cho năng lượng mặt trời hộ gia đình thường sẽ được tính là chi phí / kilowatt-giờ ($ / kWh hoặc ¢ / kWh) - định dạng tương tự thường được sử dụng trên hóa đơn tiền điện. Để tính gần đúng LCOE, người ta có thể sử dụng phương trình sau:
LCOE ($ / kWh) = Giá trị hiện tại ròng (NPV) của Chi phí sở hữu trọn đời ($) / Sản lượng năng lượng trọn đời (kWh)
Tuổi thọ hữu ích của mô-đun năng lượng mặt trời PV thường được giả định là 25-40 năm. Chi phí sở hữu bao gồm chi phí bảo trì, phải được chiết khấu để tìm NPV. LCOE sau đó có thể được so sánh với chi phí điện từ một tiện ích; hãy nhớ rằng, giá có liên quan là giá xảy ra trong thời gian sản xuất năng lượng mặt trời PV gần hoặc cao điểm. (Kiểm tra Máy tính giá trị hiện tại ròng của Investopedia để tự mình thử các tính toán này.)
Điểm mấu chốt
Việc xác định có nên lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời PV có vẻ như là một nhiệm vụ khó khăn, nhưng điều quan trọng cần nhớ là một hệ thống như vậy là một khoản đầu tư dài hạn. Ở nhiều nơi, năng lượng mặt trời là một lựa chọn tốt từ góc độ tài chính. Ngay cả khi chi phí năng lượng mặt trời được phát hiện là đắt hơn một chút so với điện mua từ một tiện ích, chủ nhà có thể muốn lắp đặt năng lượng mặt trời để tránh biến động tiềm năng trong tương lai về chi phí năng lượng, hoặc có thể chỉ muốn nhìn xa hơn động lực tài chính cá nhân và sử dụng năng lượng mặt trời cho cuộc sống "xanh".
