حساب تكلفة إنتاج الكهرباء الشمسية لاحتياجات الأسرة الخاصة في وسط أوروبا

كإجابة على التعليقات على سعر الكهرباء في ألمانيا والسؤال المعقول "إذن إلى متى يتحمل الناس هذا؟" قررت أن أقدم حسابي في هذا المقال.

دخول

أنا أفعل هذا الحساب للمرة الثانية. تم تنفيذ أول واحد منذ عامين ، والآخر سوف أفعل بمجرد ظهور البيانات المحدثة. لا يعتمد على الموضوعية ، لكنه يخدم فقط للإجابة على السؤال "هل يعقل؟"

مهمة حساب تكلفة الكهرباء الشمسية المولدة في المنزل ، مع الأخذ في الاعتبار أسعار المعدات اليوم وفترات التشغيل الحالية ودون مراعاة الإعانات المختلفة ، "التعريفات الخضراء" وغيرها من القمامة ، هو أنه سيتم إلغاؤها عاجلاً أو آجلاً ، والشمس سوف تستمر باستمرار. يمكن مقارنة الرقم الناتج بالسعر الحالي للكهرباء في هذه المنطقة وفهم ما إذا كانت الاستثمارات في الطاقة المتجددة الخاصة بها سيتم سدادها.
لا أضع في الاعتبار على وجه التحديد سوى المعدات الأساسية ولا تأخذ في الاعتبار تكلفة أعمال التركيب ، والأسلاك ، وما إلى ذلك ، نظرًا لأن هذا لا ينبغي أن يؤثر بشكل كبير ، ولكن يعقد الحساب.

الظروف الأولية

للحسابات ، نأخذ مثل هذه الشروط الأولية.

• دعنا نمتلك منزلاً في مكان ما في وسط أوروبا ، على سبيل المثال بالقرب من ميونيخ. هذا ضروري لتحديد التشميس ، وبالتالي ، المساحة المطلوبة من الألواح الشمسية.
• لدينا مساحة كبيرة بما يكفي لتركيب البطاريات الموجهة إلى الجنوب.
• دع الاستهلاك السنوي للأسرة لدينا 4000 كيلو واط ساعة. فليوزع بالتساوي على مدار الأشهر. أي الاستهلاك الشهري سيكون 4000/12 = 333 كيلو واط * ساعة.

حساب المعدات وتكلفتها

إخلاء المسؤولية الأول - سأقول على الفور ، سيتم إجراء الحساب لنظام "نزيه" لا تتزامن فيه ذروة الاستهلاك مع ذروة الإنتاج ، وبالتالي سيتكون النظام من الألواح الشمسية + البطاريات + العاكس. في رأيي ، هذا هو الإصدار الوحيد من النظام الذي يسمح ، في أحسن الأحوال ، بالاستقلال التام والاستقلال عن تعريفات الشبكة. في أسوأ الحالات ، سوف تقوم أحيانًا بسحب الكهرباء من الشبكة. يظهر الشكل التقريبي لهذا الحل في الشكل أدناه.



بشكل عام ، يعمل مثل هذا: يتم توصيل الألواح الشمسية بشبكة AC المنزلية من خلال العاكس. يتم توصيل البطاريات أيضًا بنفس الشبكة من خلال العاكس الخاص بها. الشبكة المنزلية متصلة أيضًا بشبكة عادية. تتحكم الإدارة الذكية في تشغيل المحولات بطريقة تستخدم دائمًا إمكانات الألواح الشمسية إلى الحد الأقصى. أي إذا كانت طاقة الشمس كافية لتشغيل جميع الأجهزة المنزلية ، يتم استهلاك الطاقة الزائدة بواسطة البطارية من الشبكة المنزلية وشحنها. عندما تختفي الشمس ، تبدأ الشبكة المنزلية في التشغيل بواسطة بطارية ، وتفريغها. فقط في حالة تفريغ البطارية تمامًا وعدم وجود شمس ، يبدأ المنزل في الحصول على الكهرباء من الشبكة.

إخلاء المسؤولية الثاني - نظرًا لأن الطقس غير متسق ، فإننا نتحدث عن متوسط ​​الأرقام الإحصائية. في الواقع ، يمكن أن تمطر لمدة شهر وبعد ذلك جميع الحسابات ليس لها معنى.

الألواح الشمسية

لذلك دعونا نبدأ مع الألواح الشمسية. نحن بحاجة لمعرفة عدد ما يحتاجونه لتلبية احتياجاتنا الأسوأ للكهرباء. نحن نعرف رقمين - الكمية المطلوبة من الكهرباء هي 4000 كيلو واط ساعة / السنة والموقع هو ميونيخ.

حساب التشميس

حسب الموقع ، نحتاج إلى الحصول على متوسط ​​كمية الإشعاع الشمسي لكل متر مربع. يعتبر في كيلوواط ساعة / م 2 / يوم. أي مقدار الطاقة التي يستقبلها كل متر مربع من الشمس في يوم واحد. بالنسبة إلى الحساب ، نستخدم هذه الآلة الحاسبة ، والتي ستمنحنا إحصائيات حسب الشهر ، مع مراعاة الأيام الغائمة ، الضباب ، إلخ.

نظرًا لأننا نحتاج إلى الكهرباء لدينا حتى في فصل الشتاء ، عندما تشرق الشمس قليلاً ، فنحن مهتمون بالشهر الذي يكون فيه أدنى درجة تشمس - ديسمبر أو يناير. هذا سوف يعطينا أسوأ سيناريو.
يمكننا أن نأخذها لسطح مستوٍ ومن ثم نجد الزاوية المثلى للألواح الشمسية ، لكن الآلة الحاسبة ستفعل ذلك من أجلنا ، لذلك انقر على الفور على المنحدر الأمثل لفصل الشتاء (27 درجة) واحصل على الأرقام العزيزة:



وهذا يعني أن الحد الأدنى للشمس سيكون في شهر ديسمبر وسيكون 1.51 كيلو وات في الساعة / يوم. لا يكفي؟ لكن لا تنسى أنه يوم. وفي شهر واحد سيتم كتابتها 1.51 * 30.5 = 46 كيلو واط ساعة / متر مربع.

تحديد عدد اللوحات

لترجمة الشكل الناتج إلى كهرباء ، نحتاج إلى:

أ) تحديد نوع الألواح الشمسية وكفاءتها
ب) اتخاذ قرار بشأن عدد الألواح الشمسية

بواسطة أ) أنا دون تردد اختار هذه .

لماذا هم؟ لا أعرف ، ربما لأننا في حبري وأن توفر البيانات التقنية وأوراق البيانات وغيرها من الأدلة مهم بالنسبة لنا. بالإشارة ، كل هذا موجود.

ما هي الفائدة في مبنى البطاريات الشمسية؟ حقيقة أن الشركات المصنعة لجميع الألواح الشمسية بالفعل باسم النموذج تعتز بالشخصية العزيزة - الإنتاج عند تشعيع رمزي 1000 واط / م 2. في هذه الحالة ، تساوي 330 وات وهذا الرقم وحده يربط بين كل من الكفاءة والمساحة.
مساحة هذه اللوحة الشمسية قياسية - 1.6 متر. وبالتالي فإن كفاءتها ستكون 330 / (1000 * 1.6) = 20.6 ٪ ، وهو ما يتوافق مع ورقة البيانات. وتبين أن النكتة إذا ضاعفنا 330 واط بمقدار 1.51 - متوسط ​​التشمس في ديسمبر ، فسنحصل على 498 واط * ساعة - وهذا هو مقدار الطاقة التي ستولدها هذه اللوحة لنا في ميونيخ في فصل الشتاء يوميًا ، والتي يتم إعدادها لركن الشتاء. هذا هو رقم مهم لمزيد من الحسابات.

وفقًا لـ b) يتم تعريف العدد المطلوب من اللوحات على النحو التالي. نظرًا لأن الآلة الحاسبة أعطتنا التوليد يوميًا ، فيجب إعادة حساب الاستهلاك لعدة أيام. أي قسّم 4000 كيلو واط ساعة على 365 واحصل على 10.96 كيلو واط ساعة / اليوم. مع العلم أن لوحة واحدة ستمنحنا 498 ساعة ، من السهل تحديد أننا نحتاج إلى 10.96 / 0.498 = 22 لوحة.

إنه كثير أو قليل - الجميع يقررون بنفسه. هناك مثل هذه الفروق الدقيقة:

• يجب تثبيت هذه اللوحات جنوبًا بدقة بزاوية 27 درجة. هذا هو ، إذا كنت تأخذ سقفًا مسطحًا ، فستكون المساحة الفعلية التي تشغلها اللوحات أكبر. أكثر من ذلك بكثير.
• إذا كان السقف لديه ميل ، ولكن ليس موجهًا جنوبًا بدقة ، فسيكون أداء البطارية أقل.
• يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن هناك حاجة إلى 22 لوحة إذا كنا نريد الحصول على كل الطاقة المستهلكة من الشمس حتى في ديسمبر. إذا قمنا بتخفيف هذا الشرط ، على سبيل المثال ، قررنا أنه في نوفمبر وديسمبر ويناير يمكن أن نمتص من الشبكة ، فسنحصل على الحد الأدنى من التشميس البالغ 2.59 (في أكتوبر) وسينخفض ​​إجمالي عدد اللوحات المطلوبة إلى 10.96 / (2.59) * 0.330) = 13. أي أقل تقريبًا مرتين.

سنعود إلى مسألة اختيار عدد اللوحات عندما ننظر في التكلفة. وإن لم يكن ، أعتقد. لنقرر على الفور هنا.

سعر الإصدار

لذلك نذهب إلى المواقع التي تبيع الألواح الشمسية وجوجل لدينا لوحة VBHN330SA16. حصلت على الأسعار من 250 إلى 280 يورو لكل لوحة. وهذا يعني أن 22 لوحة ستكلفنا 22 * ​​270 (متوسط) = 5 940 يورو.

الآن ، الانتباه! نظرًا لأن هذا ليس بلا اسم ، فقد قرأنا ورقة البيانات ونرى أن Panasonic توفر ضمانًا على اللوحة التي تبلغ 25 عامًا. في الوقت نفسه ، يضمن أن الألواح لا تتحلل بأكثر من 10٪ خلال هذا الوقت. لنأخذ هذه الفترة من العمر ونعتقد أنه بعد مرور 25 عامًا على التخلص من هذه اللوحات ، لن يكون من الصعب حساب التكلفة لكل كيلو واط / ساعة ، بشرط أن نختار فقط 4000 كيلو واط / ساعة في السنة. لمدة 25 عامًا ، سنقوم بإزالة 100000 كيلو واط ساعة (100 ميجاوات ساعة). نقسم 5 940 يورو لكل 100000 ، ونحصل على 0.0594 يورو / كيلوواط ساعة أو ما يقرب من 6 سنتات للساعة الواحدة.

أذكرك أن هذا ليس سوى عنصر من الألواح الشمسية. وهذا فقط إذا قمنا بتخزين جميع الكهرباء المولدة في مكان ما ثم استخدامها (في ديسمبر ، بالطبع).

العاكس الشمسية

نذهب أبعد من ذلك - العاكس. أنا هنا أسبح قليلاً ، لذا أطلب منك أن تخبرني في التعليقات إذا أحسبت بشكل غير صحيح.

الاختيار

إذا اعتبرنا أننا بحاجة إلى استهلاك ما لا يقل عن 10 كيلو واط في اليوم ، أعتقد أن قوة الذروة يجب أن تكون في مكان ما حوالي 4-5 كيلووات. ربما في مكان ما توجد بيانات حول ذروة التشميس عند الظهر في ديسمبر لحساب ما إذا كانت كافية أم لا.

سعر الإصدار

عاكس نموذجي - نفس SMA Sunny Boy 4.0 يكلف حوالي 1000 يورو. وهذا هو ، مرة أخرى ، بتقسيم هذه الأموال على إنتاجنا ، نحصل على + 0.01 يورو.

الفروق:

• من الواضح بالفعل أن العاكس الشمسي هو الحد الأدنى من التكلفة الإجمالية. لذلك ، يمكنك بسهولة أن تأخذ أكثر تكلفة وأكثر قوة. لدينا مجموعة قوية من الألواح الشمسية.

بطاريات

الاختيار

هنا لدي خيار بسيط - تسلا Powerwall. www.tesla.com/de_DE/powerwall؟redirect=no
7200 (لا تفكر بشكل خاص في التركيب) يورو بسعة 13.5 كيلو واط في الساعة. ضمان 10 سنوات. 4.6kW من السلطة. الطاقة - حسنا ، يتوافق مع العاكس الشمسي ، ولكن مع القدرة ليست غاية. إذا كان منزلنا يستهلك 11 كيلو واط في الساعة يوميًا ، فإن 13.5 كيلو واط في الساعة تكفي بالكاد يوميًا. من الضروري وضع المزيد. ما لا يقل عن 2 جهاز كمبيوتر شخصى.

سعر الإصدار

نظرًا لأن الضمان على Powerwall لا يتجاوز 10 سنوات ، دون قيود على ساعات الكيلوواط التي يتم ضخها ، فإننا نعتقد أنه في غضون 25 عامًا ، سنقوم بتغيير 2 + 2 + 2/2 = 5 Powerwalls بتكلفة إجمالية قدرها 7200 * 5 = 36000 يورو. اقسم على 100000 كيلو واط في الساعة واحصل على 0.36 يورو.

النتائج

التكلفة لكل كيلو واط ساعة

التكلفة الإجمالية للكهرباء الشمسية التي وجدناها تساوي:

• الألواح الشمسية: 0.06
• العاكس: 0.01
• البطاريات: 0.36

المجموع: 0.43 يورو.

من هذا المبلغ ، تقع حصة الأسد على البطاريات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى العمر القصير المحتمل - 10 سنوات فقط. ولكن دعونا نأمل أن يتغير هذا قريبًا للأفضل. يمكن تحقيق وفورات بسبب حقيقة أن الألواح الشمسية متصلة مباشرة بـ Powerwall من خلال محول DC / DC. بحيث يمكنك حفظ على العاكس واحد. ولكن هذا في النهاية سيكون مرة أخرى بضع سنتات في تكلفة كيلو واط ساعة.
ومن المثير للاهتمام ، كانت تكلفة الألواح الشمسية في التكلفة الإجمالية منخفضة جدًا - ويرجع ذلك أساسًا إلى عمر الخدمة الطويل. لذلك ، ليس من المنطقي توفير الحديد ، ولكن من الأفضل الاستثمار في أجهزة موثوقة لتجنب استبدال البطاريات باهظ التكلفة على ارتفاع. حسنًا ، يمكنك تغيير عدد اللوحات بدون تأثير كبير على السعر النهائي للكهرباء.

ائتمان

نظرًا لأننا عادة لا نملك أموالًا لهذه الاستثمارات ، ونريد أن ندفع ثمن الكهرباء لدينا ، ويفضل أن يكون ذلك مع دفعة شهرية صغيرة ، نحتاج إلى أخذ قرض.

لذلك أنا بحاجة إلى 43 ألف يورو لاستثمار لمرة واحدة على المعدات. بتعبير أدق ، ليس كذلك. أحتاج إلى 7000 يورو للألواح الشمسية لمدة 25 عامًا و 14400 لجوالين كهربائيين لمدة 10 سنوات ، نظرًا لأننا نحتاج فقط إلى جهازي كمبيوتر Powerwalls.

حسنًا ، أذهب إلى أقرب بنك وأخذ قرضين بنسبة 2٪ - على سبيل المثال ، هنا .

نقوم بإدخال المبالغ المشار إليها في حاسبة Darlehen والحصول على مدفوعات شهرية بقيمة 29.67 و 132.50 يورو شهريًا أو ما مجموعه 162.17 * 12 = 1946 يورو سنويًا - هذا هو سعر الكهرباء المجانية لدينا ، مع مراعاة القرض ودفع المبالغ الشهرية بدلاً من الاستثمارات لمرة واحدة .
نتيجة لذلك ، ترتفع أسعار الكهرباء من 43 إلى 49 سنتًا ، أو 14٪.

إخلاء المسؤولية النهائي

• إذا قارنا السعر المستلم مع سعر الكهرباء من المنفذ في ألمانيا عند 0.30 يورو ، يمكننا أن نفترض أن هذا المشروع لم يؤتي ثماره بعد. لكن تجدر الإشارة إلى أنه إذا أظهرت الإحصائيات أن Powerwall يمكنه أن يعيش نفس العمر لمدة 25 عامًا دون استبدال ، فإن التكلفة الإجمالية للطاقة الشمسية كيلوواط ساعة ستنخفض إلى 0.21-0.22 يورو (0.25 بما في ذلك الائتمان) ، والتي يمكن أن تصبح أكثر أكثر إثارة للاهتمام. لذلك ، أعتقد بشكل أساسي أن 30 سنتًا يمثل حاجزًا نفسيًا ، حيث سيبدأ الناس في التفكير بجدية في التحول إلى الجيل المحلي في هذه المنطقة. وهذا الحاجز آخذ في الانخفاض حيث أصبحت البطاريات أرخص وتبدو السيارات الكهربائية.
• لأن الطقس غير مستقر ، كل هذا مجرد إحصائيات. يمكن أن يكون لديك يومان مشمسان فقط في ديسمبر / كانون الأول وعليك أن تمتص الكهرباء من الشبكة أو تربط خيارات توليد أخرى (الديزل ، أو تأخذها من سيارتك الكهربائية).
• لذلك ، هناك حاجة إلى الشبكة بأي شكل من الأشكال ، ولكن من الضروري أن تمتص طاقة صغيرة كافية.
• من الواضح أنه في فصل الصيف سيكون لدينا توليد طاقة أكبر بكثير من فصل الشتاء - حوالي 2.7 مرة ، أو ما يقرب من 30 كيلو واط / يوم مع استهلاك 11 كيلو واط / يوم. أي في الصيف ، من الضروري زيادة الاستهلاك إلى الحد الأقصى ، نظرًا لأنه مجاني بالفعل - لا يمكن إيقاف تشغيل مكيفات الهواء. بشكل عام ، كلما أمكنك إنفاق الكهرباء في فصل الصيف ، كلما كان ذلك أرخص. وهذا يعني أن جميع أنواع الغلايات والأشياء تحتاج إلى تحويلها إلى كهرباء أيضًا.
• وبشكل عام ، في فصل الصيف ، على مدار أسبوع ، سيتم تشغيل كهرباء إضافية على "خزان" واحد تقريبًا لـ Tesla Model C ، لذلك لا بد من وجود سيارة كهربائية في هذه الحالة. مجانا لتشريح.
• حسنًا ، هناك مثل هذه الميزة - إذا كان المصباح مغلقًا في كل مكان ، فستظل لديك هذه الميزة. في ألمانيا ، بالطبع ، ليس بشكل أساسي ، ولكن لا يزال.
• هناك رأي مفاده أن محطة للطاقة الشمسية على السطح تزيد من تكلفة المنزل. وهذا هو ، الاستثمار يؤتي ثماره أيضا بسبب هذا.

باختصار ، مزايا IMHO هي أكثر من عيوب.

في التعليقات التي أقترح مناقشتها بالضبط ، إخلاء المسئولية ، الفروق الدقيقة وإمكانيات الحصول على أفضل الأرقام ، والبيانات المحدثة ، لإقليم آخر ، إلخ. أقترح مناقشة الطاقة الخضراء بشكل عام في المقالة التي سبق ذكرها في البداية.

شكرا لقراءة هذا المقال.