Cálculo del costo de producción de electricidad solar para las necesidades propias de un hogar en el centro de Europa

Como respuesta a los comentarios sobre el precio de la electricidad en Alemania y la pregunta razonable "Entonces, ¿cuánto tiempo soportarán las personas esto?" Decidí dar mi cálculo en este artículo.

Entrada

Estoy haciendo este cálculo por segunda vez. El primero se hizo hace un par de años, y el próximo lo haré tan pronto como aparezcan los datos actualizados. No cuenta con la objetividad, pero solo sirve para responder la pregunta "¿Tiene sentido?"

La tarea de calcular el costo de la electricidad solar generada en el hogar, teniendo en cuenta los precios actuales de los equipos y los períodos de operación actuales y sin tener en cuenta los diversos subsidios, las "tarifas verdes" y otra basura, es que se cancelará tarde o temprano, y el Sol lo hará constantemente. La cifra resultante se puede comparar con el precio actual de la electricidad en esta región y comprender si las inversiones en energía renovable propia se amortizarán.
Considero específicamente solo el equipo básico y no tomo en cuenta el costo del trabajo de instalación, el cableado, etc., ya que esto no debería afectar en gran medida, pero complica el cálculo.

Condiciones iniciales

Para los cálculos, tomamos tales condiciones iniciales.

• Tengamos una casa en algún lugar del centro de Europa, por ejemplo, cerca de Munich. Esto es necesario para determinar la insolación y, en consecuencia, el área requerida de los paneles solares.
• Tenemos un área lo suficientemente grande para la instalación de baterías, dirigida al sur.
• Deje que el consumo anual de nuestro hogar sea de 4000 kWh. Deje que se distribuya uniformemente a través de los meses. Es decir el consumo mensual será de 4000/12 = 333 kW * h.

Cálculo de equipos y su costo.

El primer descargo de responsabilidad: lo diré de inmediato, el cálculo se realizará para un sistema "honesto" en el que el pico de consumo puede no coincidir con el pico de producción y, por lo tanto, el sistema consistirá en paneles solares + baterías + inversor. En mi opinión, esta es la única versión del sistema que permite, en el mejor de los casos, total autonomía e independencia de las tarifas de red. En el peor de los casos, ocasionalmente extraerá electricidad de la red. Un diagrama aproximado de esta solución se muestra en la figura a continuación.



En términos generales, funciona así: los paneles solares están conectados a la red de CA doméstica a través de un inversor. Las baterías también están conectadas a la misma red a través de su inversor. La red doméstica también está conectada a una red regular. La gestión inteligente controla el funcionamiento de los inversores de tal manera que el potencial de los paneles solares siempre se utiliza al máximo. Es decir Si la energía del sol es suficiente para alimentar todos los dispositivos domésticos, la batería extrae el exceso de energía de la red doméstica y se está cargando. Cuando desaparece el sol, la red doméstica comienza a funcionar con una batería, descargándola. Solo en el caso de que la batería esté completamente descargada y no haya sol, la casa comienza a tomar electricidad de la red.

El segundo descargo de responsabilidad: dado que el clima es inconsistente, estamos hablando de números estadísticos promedio. En realidad, puede llover durante un mes y luego todos los cálculos no tienen sentido.

Paneles solares

Entonces, comencemos con los paneles solares. Necesitamos saber cuántos necesitan para satisfacer nuestra peor necesidad de electricidad. Conocemos dos números: la cantidad de electricidad requerida es de 4000 kWh / año y la ubicación es Munich.

Cálculo de insolación.

Por ubicación, necesitamos obtener la cantidad promedio de radiación solar por metro cuadrado. Se considera en kWh / m2 / día. Es decir, cuánta energía recibe cada metro cuadrado de superficie del sol en un día. Para el cálculo, utilizamos esta calculadora , que nos dará estadísticas por mes, teniendo en cuenta los días nublados, las nieblas, etc.

Dado que necesitamos nuestra electricidad incluso en invierno, cuando el sol brilla un poco, estamos interesados ​​en el mes con la insolación más baja: diciembre o enero. Esto nos dará el peor de los casos.
Podemos tomarlo como una superficie plana y luego encontrar el ángulo óptimo de los paneles solares, pero la calculadora lo hará por nosotros, así que haga clic inmediatamente en la pendiente óptima para el invierno (27 grados) y obtenga los números preciados:



Es decir, la insolación mínima será en diciembre y será de 1,51 kWh / m2 / día. ¿No es suficiente? Pero no olvides que es un día. Y en un mes se escribirá 1.51 * 30.5 = 46 kWh / m2.

Determinando el número de paneles

Para traducir la cifra resultante a electricidad, necesitamos:

a) Decidir sobre el tipo de paneles solares y su eficiencia
b) Decidir sobre el número de paneles solares

Por a) Yo sin dudarlo elegí estos .

¿Por qué ellos? No lo sé, probablemente porque estamos en Habré y la disponibilidad de datos técnicos, hojas de datos y otras pruebas es importante para nosotros. Por referencia, todo esto está presente.

¿Cuál es el truco en el edificio de baterías solares? El hecho de que los fabricantes de todos los paneles solares con el nombre del modelo aprecian la figura preciada: producción a una insolación nominal de 1000 W / m2. En este caso, es igual a 330 W y esta cifra sola une tanto la eficiencia como el área.
El área de este panel solar es estándar: 1,6 m. Por lo tanto, su eficiencia será 330 / (1000 * 1.6) = 20.6%, que corresponde a la hoja de datos. Y la broma resulta que si multiplicamos 330W por 1.51, la insolación promedio en diciembre, obtenemos 498W * h, esa es la cantidad de electricidad que ese panel generará para nosotros en Munich en invierno por día, configurado para un rincón de invierno. Esta es una cifra importante para futuros cálculos.

Según b) el número requerido de paneles se define como sigue. Dado que la calculadora nos dio la generación por día, entonces el consumo debe contarse por días. Es decir divida 4000 kWh por 365 y obtenga 10.96 kWh / día. Sabiendo que un panel nos dará 498 Wh, es fácil determinar que necesitamos 10.96 / 0.498 = 22 paneles.

Es mucho o poco: todos deciden por sí mismos. Hay tales matices:

• Estos paneles deben instalarse estrictamente al sur en un ángulo de 27 grados. Es decir, si toma un techo plano, el área ocupada real por los paneles será mayor. Mucho mas.
• Si el techo tiene una pendiente, pero no está dirigido estrictamente hacia el sur, el rendimiento de la batería será menor.
• Debe tenerse en cuenta que se necesitarán 22 paneles si queremos obtener toda la energía consumida por el sol, incluso en diciembre. Si atenuamos esta condición, por ejemplo, decidiendo que en noviembre, diciembre y enero podemos aspirar de la red, tendremos una insolación mínima de 2.59 (en octubre) y el número total de paneles necesarios disminuirá a 10.96 / (2.59 * 0.330) = 13. Es decir, casi 2 veces menos.

Volveremos a la cuestión de elegir el número de paneles cuando consideramos el costo. Aunque no, supongo. Decidamos de inmediato aquí.

Precio de emisión

Así que vamos a los sitios que venden paneles solares y buscamos en Google nuestro panel VBHN330SA16. Obtuve precios de 250 a 280 euros por panel. Es decir, 22 paneles nos costarán 22 * ​​270 (promedio) = 5 940 euros.

¡Ahora atención! Como este no es un nombre desconocido, leemos la hoja de datos y vemos que Panasonic ofrece una garantía en el panel de 25 años. Al mismo tiempo, garantiza que los paneles no se degraden en más del 10% durante este tiempo. Tomando este término para la vida útil y considerando que después de 25 años desechamos estos paneles, no es difícil calcular el costo por kilovatio hora, siempre que solo seleccionemos nuestros 4000 kWh por año. Durante 25 años, eliminaremos 100,000 kWh (100 MWh). Dividimos 5 940 euros por 100,000, obtenemos 0,0594 euros / kWh o aproximadamente 6 centavos de euro por kWh.

Les recuerdo que esto es solo un componente de los paneles solares. Y esto es solo si almacenamos toda la electricidad generada en algún lugar y luego la usamos (en diciembre, por supuesto).

Inversor solar

Vamos más allá: el inversor. Aquí estoy nadando un poco, así que te pido que me digas en los comentarios si conté incorrectamente.

La eleccion

Si consideramos que necesitamos consumir al menos 10 kWh por día, creo que la potencia máxima debería estar entre 4 y 5 kilovatios. Tal vez en algún lugar haya datos sobre la insolación máxima al mediodía de diciembre para calcular si es suficiente o no.

Precio de emisión

Un inversor típico: el mismo SMA Sunny Boy 4.0 cuesta alrededor de 1000 euros. Es decir, nuevamente, dividiendo este dinero en nuestra producción, obtenemos + 0.01 euros.

Matices:

• Ya es visible que el inversor solar es un mínimo en el costo total. Por lo tanto, puede tomar fácilmente más caro y más poderoso. Tenemos una poderosa variedad de paneles solares.

Las pilas

La eleccion

Aquí tengo una opción simple: Tesla Powerwall. www.tesla.com/de_DE/powerwall?redirect=no
7200 (sin considerar específicamente la instalación) euros por 13.5 kWh de capacidad. 10 años de garantia. 4.6kW de potencia. Potencia - OK, corresponde al inversor solar, pero con capacidad no es muy. Si nuestra casa consume 11 kWh por día, entonces 13.5 kWh es suficiente por apenas un día. Es necesario poner más. Al menos 2 piezas

Precio de emisión

Dado que la garantía en Powerwall es de solo 10 años, sin restricciones en kilovatios hora bombeados, creemos que en 25 años cambiaremos 2 + 2 + 2/2 = 5 Powerwalls con un costo total de 7200 * 5 = 36,000 euros. Divide entre 100000 kWh y obtén 0,36 euros.

Resumen

Costo por kWh

El costo total de la electricidad solar que hemos resultado es igual a:

• Paneles solares: 0.06
• Inversor: 0.01
• Baterías: 0.36

Total: 0,43 euros.

De esta cantidad, la mayor parte recae en las baterías, y principalmente debido a la posible corta vida: solo 10 años. Pero esperemos que esto pronto cambie para mejor. Los ahorros son posibles debido al hecho de que los paneles solares están conectados directamente al Powerwall a través de un convertidor DC / DC. Para que pueda ahorrar en un inversor. Pero esto al final será nuevamente un par de centavos en el costo de un kilovatio hora.
Curiosamente, el costo de los paneles solares en el costo total fue bastante bajo, principalmente debido a la larga vida útil. Por lo tanto, no tiene sentido ahorrar en hierro, pero es mejor invertir en equipos confiables para evitar el reemplazo costoso de baterías en altura. Bueno, puede variar la cantidad de paneles sin mucha influencia en el precio final de la electricidad.

Préstamo

Como generalmente no tenemos dinero para tales inversiones, y queremos pagar nuestra electricidad, preferiblemente con un pequeño pago mensual, debemos pedir un préstamo.

Entonces necesito 43 mil euros de una inversión única en equipos. Más precisamente, no es así. Necesito 7000 euros para paneles solares durante 25 años y 14400 para dos Powerwalls durante 10 años, ya que solo necesitamos 2 piezas de Powerwalls.

Bien, voy al banco más cercano y tomo dos préstamos al 2%, por ejemplo , aquí .

Ingresamos los montos indicados en la calculadora Darlehen y obtenemos pagos mensuales de 29.67 y 132.50 euros por mes o un total de 162.17 * 12 = 1946 euros por año: este es el precio de nuestra electricidad gratuita, teniendo en cuenta el préstamo y pagando montos mensuales en lugar de inversiones únicas. .
Como resultado, el precio de la electricidad aumenta de 43 a 49 centavos, o 14%.

Descargo de responsabilidad final

• Si comparamos el precio recibido con el precio de la electricidad del tomacorriente en Alemania a 0,30 euros, podemos suponer que este proyecto aún no ha valido la pena. Pero vale la pena considerar que si las estadísticas muestran que Powerwall puede vivir los mismos 25 años sin reemplazo, entonces el costo total de kWh solar caerá a 0.21-0.22 euros (0.25 incluyendo préstamos), lo que puede llegar a ser mucho más interesante Por lo tanto, creo fundamentalmente que 30 centavos es una barrera psicológica, por encima de la cual las personas comenzarán a pensar seriamente en cambiar a la generación local en esta región. Y esta barrera se está reduciendo a medida que las baterías se vuelven más baratas y aparecen los autos eléctricos.
• Como el clima es inestable, todo esto son solo estadísticas. Puede tener solo dos días soleados en diciembre y debe succionar la electricidad de la red o conectar otras opciones de generación (diésel o tomarla de su automóvil eléctrico).
• Por lo tanto, la red se necesita de cualquier manera, pero de ella será necesario aspirar una potencia lo suficientemente pequeña.
• Está claro que en el verano tendremos una generación de electricidad mucho mayor que en el invierno, aproximadamente 2.7 veces, o casi 30 kWh / día con un consumo de 11 kWh / día. Es decir en verano, es necesario maximizar el consumo, ya que en realidad es gratis: los aires acondicionados no se pueden apagar. En general, cuanto más pueda gastar electricidad en el verano, más barato será. Es decir, todo tipo de calderas y otras cosas también deben convertirse en electricidad.
• Y en general, en el verano, durante más de una semana, se generará electricidad adicional en casi un "tanque" para el Tesla Model C, por lo que un automóvil eléctrico es imprescindible en este caso. De forma gratuita para diseccionar.
• Bueno, hay una gran ventaja: si la luz está apagada en todas partes, igual la tendrá. En Alemania, por supuesto, no fundamentalmente, pero aún así.
• Se cree que una planta de energía solar en la azotea aumenta el costo de una casa. Es decir, la inversión también vale la pena debido a esto.

En resumen, las ventajas de la OMI son más que las desventajas.

En los comentarios propongo discutir exactamente el artículo, las renuncias, los matices y las posibilidades de obtener los mejores números, datos actualizados, para otro territorio, etc. Propongo discutir la energía verde en general en el artículo ya mencionado al principio.

Gracias por leer este artículo.