Der aktuelle Stand der Solarenergie in US-Haushalten

Keine Panik, aber bis 2050 müssen wir 15 TW Energie aus erneuerbaren Quellen (ohne Erhöhung der Kohlendioxidemissionen) erzeugen, um die CO ₂ -Konzentration in der Atmosphäre zu stabilisieren. Und in Bezug auf die Zugänglichkeit hat Solarenergie derzeit das größte Potenzial dafür.

Solarenergie ist "wahrscheinlich die einzige Energielösung, die im Gegenzug sowohl ernst genug als auch akzeptabel genug für die langfristigen [Umwelt-] Anforderungen des Planeten ist", sagt Richard Perez, Senior Fellow am Atmospheric Science Research Center der New York State University in Albany. Die Perez-Analyse umfasst geothermische Quellen, Wind, andere erneuerbare Quellen, Kernfusion und alle Arten fossiler Brennstoffe.

Wenn also Wind-, Wasserkraft- und Geothermiequellen in einigen Regionen lokal betrieben werden, übertrifft das derzeitige Potenzial der Solarenergie jede andere erneuerbare Energiequelle um mehrere Größenordnungen . Dies ist neben der Kernenergie der einzige Kandidat für eine globale Lösung zur Gewinnung großer Energiemengen.

Im Durchschnitt gelangen etwa 175 W / m ² Sonnenenergie auf die Erde. Wenn wir davon ausgehen, dass 10% dieser Energie in Strom umgewandelt werden können, müssen für die Versorgung mit der erforderlichen US-Energie 2% des US- Landes mit Sonnenkollektoren abgedeckt werden - dies ist ungefähr das Gebiet von North Dakota. Da dies die 30-fache Fläche unserer Dächer ist , müssen zum Bau einer solchen Energiemenge große Solarkraftwerke gebaut werden.

Dies verringert jedoch nicht die Nützlichkeit mehrerer Paneele auf Ihrem Dach. Wenn Sie ein eigenes Zuhause haben, können Sie grundsätzlich selbst Strom erzeugen. Sie können Ihre Abhängigkeit vom Stromversorger verringern oder beseitigen - oder sogar Überschüsse an diesen verkaufen, um die Kosten weiter zu senken oder sogar Gewinne zu erzielen.

Der jüngste Wechsel des Staatsoberhauptes deutet auf die Unsicherheit der Situation bei den US-Solarinitiativen hin. Einzelne Organisationen, Unternehmen und Bürger können jedoch selbst entscheiden, ob sie die Solarenergie stärker nutzen möchten. Um uns den aktuellen Stand der Solarnutzung in den USA besser vorstellen zu können, haben wir die Praxis, die wirtschaftliche Seite des Problems und die Erfahrungen verschiedener Menschen kennengelernt, die kürzlich ihre Häuser in kleine Kraftwerke verwandelt haben. Wir hoffen, dass diese Informationen Sie aufklären können, selbst wenn Sie in einer Wohnung im Keller wohnen.

Besser als je zuvor

Als Kind bewunderten wir Taschenrechner und Uhren, die von der Sonne angetrieben wurden. Einige erhielten Wissenschafts-Kits als Geschenk, bei denen winzige Motoren mit palmengroßen Sonnenkollektoren kombiniert wurden. Elektrizität aus Licht zu erzeugen schien magisch. Warum können wir das nicht auf der ganzen Welt tun?

Eines der wichtigsten historischen Hindernisse für die Zivilisation, die von Solarenergie lebt, ist der geringe Wirkungsgrad und die hohen Kosten von Sonnenkollektoren (SP) - Platten, die Photonen in Elektrizität umwandeln. Ihr Wirkungsgrad, genauer gesagt der Photovoltaik-Umwandlungskoeffizient , ist das Verhältnis der von der Platte erzeugten elektrischen Energie zur Energie des auf ihre Oberfläche fallenden Sonnenlichts.


Eines der ersten Joint Ventures

Ihre Geschichte ist ziemlich lang. Das erste Joint Venture wurde 1883 von Charles Fritts erfunden , der davon träumte, wie sein Joint Venture mit dem wachsenden Netzwerk von Kohlekraftwerken von Thomas Edison konkurrieren würde. Aber die 1% ige Effektivität seines Joint Ventures machte die Erfüllung eines Traums unmöglich.

Bis 1954 demonstrierten die Labors von Bell das Joint Venture der Öffentlichkeit, indem sie es an ein Spielzeug-Riesenrad und an einen Funksender anschlossen. Das Gerät hatte einen Wirkungsgrad von 6%, was im Vergleich zu früheren Joint Ventures eine bedeutende Leistung war. Außerdem war es bereits ein Panel, auf dem mehrere Solarzellen mit einem Solarpanel verbunden waren. Obwohl es für eine breite Verbreitung immer noch zu teuer war, war die New York Times von der Demonstration beeindruckt und erklärte sie zum "Beginn einer neuen Ära, die zur Verwirklichung einer der wertvollsten Hoffnungen der Menschheit führen wird - der Entwicklung der nahezu unbegrenzten Energie der Sonne für die Bedürfnisse der Zivilisation".

In den 50er und 60er Jahren wurde die Forschung an Silizium-SPs fortgesetzt. Kleine Joint Ventures tauchten in Spielzeug und Konsumgütern auf. Bis zur Mitte des Jahrzehnts verdoppelte sich der Wirkungsgrad, aber die Kosten blieben zu hoch, insbesondere im Vergleich zu den niedrigen Stromkosten dieser Zeit. Ein Ein-Watt-Joint Venture kostete 300 US-Dollar, und die Kosten für 1 W Energie aus Kraftwerken betrugen 50 Cent.

Bis zum Ende des Jahrzehnts hatten die Joint Ventures jedoch ihre Nützlichkeit als Energiequelle für eine Flotte künstlicher Satelliten bewiesen. Die US-Marine, die dem Joint Venture zunächst skeptisch gegenüberstand, änderte ihre Meinung, als einige Tage später eine reguläre Batterie des ersten Satelliten starb. Und das Joint Venture hat seine Leistung jahrelang unterstützt.

Die Kosten für hochwertige Joint Ventures in Satelliten und Raumfahrtgeräten sind zwar hoch, machen aber nur einen Bruchteil der Gesamtkosten dieser Systeme aus, und die relativ niedrigen Kosten für Kraftstoff und Bodenenergie in den 50er und 60er Jahren führten nicht zu einem Rückgang ihrer Kosten. Anfang der 70er Jahre wurden Joint Ventures mit billigeren Materialien entwickelt , und die Kosten für die Paneele sanken auf 20 USD pro Watt. Zusammen mit der Energiekrise von 1973 löste dies eine neue Welle des Interesses an Solarenergie hinsichtlich ihrer terrestrischen Nutzung aus.

Die Technologie war jedoch noch nicht für den Massenmarkt bereit: Die Effizienz lag in der Größenordnung von 10%, und die Kosten blieben hoch.

Heute steigt das Interesse an Solarenergie sowohl zu Hause als auch in größerem Maßstab. All dies geschieht aufgrund der Hinzufügung mehrerer Faktoren: Kostenreduzierung; Steigerung der Wirksamkeit des Joint Ventures; Anregung des Umfelds durch Regulierungsbehörden und Steuern; allgegenwärtige Besorgnis über den Klimawandel; unternehmerische Innovation.

Der Anstieg des Interesses ist auch mit dem exponentiellen Anstieg der Nutzung von Sonnenenergie in den letzten 20 Jahren verbunden. Die Wachstumsaussichten bleiben bestehen. In mindestens 30 Ländern , teilweise auch in den USA, wird Energie aus einem überdachten Joint Venture billiger als aus einem Netzwerk - und dies gilt nicht für Subventionen für deren Kauf.

Was dem Eintritt des Joint Ventures noch geholfen hat, war ein Markt mit vielen Alternativen zu herkömmlichen Dachpaneelen. Einige Unternehmen verkaufen ästhetisch attraktivere Optionen , wie zum Beispiel ein Joint Venture in Form einer Dacheindeckung (das Ergebnis ist ein glänzendes Dach, aus dem keine Paneele herausragen). Ein Unternehmen bietet kleine Häuser für verschiedene Kunden an, einschließlich des Segments der Verbraucher, die versuchen, ihren Beitrag zu den Treibhausgasemissionen zu minimieren. Einige dieser Produkte verfügen über integrierte Solardächer und die Fähigkeit, völlig autonom zu arbeiten.

Elon Musk sagte kürzlich , dass sein "Solardach" in der Installation billiger als gewöhnlich sein wird, auch ohne die Fähigkeit zu berücksichtigen, Strom zu erzeugen. Eine solche Option würde die Wahl eines Solardachs während des Baus risikofrei machen.

Auch sind Hausbesitzer nicht auf die Oberfläche der Dächer beschränkt. Die gleiche Technologie gilt für Carports und andere einzelne Gebäude, und SP-Paneele können sogar auf dem Feld oder auf dem Hof ​​installiert werden.


Standalone-Wasserüberwachungsstation

Obwohl wir uns auf Solarenergie in Haushalten konzentrieren, ist das wachsende Segment mittelgroßer Joint Ventures zu beachten. Sie sind größer als zu Hause, aber kleiner als große Solarkraftwerke. Bei einer kürzlichen Reise nach Maryland und Virginia haben wir festgestellt, dass mehrere Grundstücke mit Reihen von Joint Ventures bepflanzt sind und nicht mit Mais oder Weiden für Kühe. Kleine Solarkraftwerke werden zu einer beliebten Methode, um die Solarenergie für kleine Gemeinden zu nutzen, ohne dass jedes Mitglied der Gemeinde ein eigenes System kaufen muss.

Die Ansicht des mit Getreide durchsetzten Joint Ventures erinnerte uns daran, dass dies einfach der neueste Weg ist, die reichlich vorhandene und freie Energie der Sonne zu nutzen - sie durch Photosynthese in Elektrizität und nicht in Zucker umzuwandeln.

Dollar und Kilowattstunden

Sie haben sich also entschlossen, Sonnenenergie zu sammeln. Ist das eine kluge Investition?

Für viele Menschen sind dies nicht nur Berechnungen von Einnahmen und Ausgaben: Die Erkenntnis, dass Sie Ihren Beitrag zu Treibhausgasemissionen reduzieren, kann rein finanzielle Überlegungen überwiegen. Und wer in ein autonomes System mit Batterien investiert, wird von der Sicherheit und der Unabhängigkeit von der lokalen Infrastruktur zufrieden gestellt.

Aber das System kostet Geld. Wenn Sie mit dem Installateur keinen rentablen Deal gemacht haben, ist die Installation eines Joint Ventures auf einem Dach für die meisten Menschen eine ernsthafte Investition. Diese Kosten werden reduziert, indem Sie Ihre Stromrechnung senken und möglicherweise Ihre Energie an das Stromnetz verkaufen.

Abgesehen von solchen allgemeinen Aussagen ist es unmöglich, bestimmte Vorhersagen über die Kosten der Solarenergie zu Hause zu treffen. Dies liegt daran, dass alle damit verbundenen Faktoren stark davon abhängen, wo Sie leben. In Städten, in denen die Stromkosten am höchsten sind, kann die Investition in Solarmodule auf dem Dach mit der Investition in einen Indexfonds konkurrieren . Wenn die Stromkosten niedriger sind und die Wetterbedingungen das Joint Venture unwirksam machen, kann dies eine Geldverschwendung sein (abgesehen von den oben genannten anderen Gründen). Die Kosten für den Rückverkauf von Strom an das Stromnetz variieren ebenfalls je nach Region.

Der Energieforscher Joshua Rhodes stellt fest, dass die durchschnittlichen Kosten für Solarenergie aus einem Joint Venture auf dem Dach angesichts der Installation, der Lebensdauer und anderer Faktoren in den USA inzwischen den Energiekosten aus dem Netz entsprechen: etwa 12 Cent pro kWh. Dies könnte ein Wendepunkt sein, was bedeutet, dass jeder aktuelle oder potenzielle Hausbesitzer das Joint Venture ernsthaft als Teil seiner Investition in Betracht ziehen sollte.

Aber diese Zahlen verbergen die Details. Die Energiekosten, die aus dem Netz des Landes bezogen werden, können um das Zehnfache variieren, und die Kosten für die Installation von Paneelen sowie für Sonnenlicht variieren ebenfalls stark. Rhodes sammelte seine Daten auf Karten, die zeigen, an welchen Orten Solarenergie zu Hause die Investition wert ist und wo sie noch nicht für die Implementierung bereit ist.

Infolgedessen gibt es große Regionen, in denen sowohl die Energiekosten als auch die Menge an Sonnenlicht hoch sind, wie z. B. Südkalifornien. Die Installation von Paneelen ist möglicherweise eine gute Idee. Im Bundesstaat Washington ist es schlecht mit der Sonne und billigem Strom, daher gibt es dort möglicherweise keinen Grund.

Diese Informationen sind jedoch schnell veraltet. Herkömmliche Silizium-Joint Ventures sind im Preis stetig gesunken, hauptsächlich aufgrund von Skaleneffekten. Dieser Prozess nähert sich möglicherweise der Marktsättigung , und zukünftige Kostensenkungen können auf Studien über neue Arten von Solarzellen oder Produktionsmethoden beruhen.

Echtes Beispiel

Nick White lebt in Denver, Colorado. Er hat das Joint Venture vor etwas mehr als einem Jahr auf seinem Dach installiert und detaillierte Aufzeichnungen geführt. Er hat sie mit uns geteilt, und ihre Studie wird informativ sein.



Nick überwachte die Leistung seines Sonnensystems und stellte fest, dass das Joint Venture im ersten Betriebsjahr rund 3.400 kWh Strom erzeugte. In dieser Zeit verbrauchte sein Haushalt ungefähr 4.200 kWh, das sind 800 kWh mehr als die Sonne gab. Der Überschuss kam aus dem Stromnetz.

Strom aus dem Netz kostet 13 Cent pro kW, sodass eine Rechnung für 800 kWh 104 US-Dollar betragen würde. Gemäß den Regeln muss das Energieunternehmen White 3 Cent für jede von seinen Panels produzierte kWh zahlen. Diese Subvention soll die Kosten für die Installation eines Joint Ventures senken. Andere Staaten haben ähnliche Subventionen.

Die Gesamtzahlung für das Panel betrug 3400 * 3 c, d. H. 102 USD. Infolgedessen betrug die Punktzahl von Weiß 2 US-Dollar. Ohne Panels hätte die Rechnung 4.200 kWh * 13 ct oder 546 USD betragen, sodass die Sonne einen Gewinn von 546 USD - 2 USD = 544 USD pro Jahr erzielte.

White merkt an, dass die Rendite von 544 USD, geteilt durch die Installationskosten von 7672 USD (nach Steuerrückerstattung), eine Rendite von 7,09% ergibt (ohne Zinsen für das Darlehen für die Installation). White glaubt, dass er richtig investiert hat. Und da im Laufe der Jahre die Stromkosten aus dem Netz steigen, steigen auch die Einsparungen, selbst wenn eine geringfügige Verschlechterung der Effizienz der Module berücksichtigt wird.

Zu ihrer Arbeit sagt er: "Ich denke überhaupt nicht an sie. Sie sind immer an und es besteht keine Notwendigkeit, sich um sie zu kümmern. “

Der Energieverbrauch von Whites Haus ist so gering (etwa die Hälfte des Durchschnitts in seiner Region), weil er vor der Investition in ein Joint Venture in effiziente Technologien investiert hat. Er schätzt, dass die Einsparungen durch die Verwendung von LED-Lampen und effizienten Haushaltsgeräten noch größer sind als durch Panels.

Vielleicht wichtiger als der finanzielle Aspekt der Paneele wird die Tatsache sein, dass die Familie White die Treibhausgasemissionen leicht reduziert hat: 60% der Energie in Colorado stammt aus der Verbrennung von Kohle . Für ihn ist dies "das beste aller Ergebnisse".

Die Weißen reisen viel im Wohnmobil, das sie auch mit einem Joint Venture auf dem Dach ausgestattet haben. Dies ist ein eigenständiges System mit Batterien. Sie schätzen, dass ein autonomes Wohnmobil 2-5 mal mehr kostet als ein gewöhnliches.

Vielleicht ein nützliches Beispiel aus dem Ausland

Bevor Sie über die Installation eines Joint Ventures auf einem Dach nachdenken, müssen Sie die verfügbare Oberfläche und die Menge des empfangenen Sonnenlichts bewerten. Auf diese Weise können Sie feststellen, ob das System genügend Energie liefern kann, um einen Sinn zu ergeben. Lokale Installateure können die Berechnungen für Sie durchführen, aber es ist natürlich von Vorteil, wenn sie die Panels an Sie verkaufen. Im Allgemeinen wäre es daher eine gute Idee, herauszufinden, was Sie von dem System erwarten können, bevor Sie zu einem solchen Unternehmen gehen.

Project Sunroof ist eine Website von Google, die nach Erhalt Ihrer Adresse Daten über Ihr Dach mit lokalem Wetter und Beschattung kombiniert und versucht, den wirtschaftlichen Aspekt des Joint Ventures auf dem Dach Ihres Hauses zu berechnen. Dies kann als grobe Schätzung oder als Hilfe bei der Auswahl zwischen mehreren Optionen für die Häuser, die Sie kaufen möchten, hilfreich sein. Das Projekt befindet sich jedoch noch in einem frühen Stadium und kann nicht detailliert analysiert werden. Zum Beispiel glaubt er, dass die gesamte Dachfläche für die Installation eines Joint Ventures zur Verfügung steht, obwohl es möglich ist, dass die örtlichen Gesetze und praktischen Überlegungen es nicht zulassen, dass es das gesamte Dach einnimmt. Zum Zeitpunkt dieses Schreibens funktioniert die Website nicht an allen möglichen Adressen.

Ein Beispiel für die nicht standardmäßige Nutzung von Solarenergie, die Google-Algorithmen kaum berechnen können, ist die Erfahrung von Chris de Decker, der seinen Blog „Low Tech Magazine“ von seinen eigenen Wohnungen in der Nähe von Barcelona in Spanien aus betreibt. Kürzlich beschloss er, ein Experiment durchzuführen und sein Büro ausschließlich mit Sonnenkollektoren zu betreiben . Und obwohl wir hier über die Vereinigten Staaten sprechen, ist seine Erfahrung interessant. Die durchschnittliche Sonnenenergie in Barcelona von 1700 kWh / m ² / Jahr stimmt mit den USA überein.

De Decker hat keinen Zugang zum Dach, also nutzte er die Fenster. Es stellte sich heraus, dass sie idealerweise in die Richtung zwischen Süden und Südosten gehen und nicht von Bäumen oder Gebäuden verdeckt werden. Aber die kleinen Paneele auf seinen Fensterbänken reichten nicht aus, um das Büro mit Strom zu versorgen.

Er konnte die Leistung des Joint Ventures steigern, indem er für sie Halter baute, so dass die Paneele in einem Winkel geneigt sind, in dem die meiste Energie von der Sonne gesammelt wird (Foto unten). Diese Strategie wird in Solarkraftwerken verfolgt, ist jedoch normalerweise nicht für typische Häuser verfügbar, in denen die Paneele einfach auf dem Dach montiert werden. De Decker erhöhte die durchschnittliche Jahresleistung um etwa 10% und änderte regelmäßig den Winkel der Paneele, während sich dieser Vorteil tatsächlich als größer herausstellte, als es scheint. Die Leistungssteigerung erfolgte im Winter, wenn es sehr wichtig ist, alle verfügbaren Watt aus dem System herauszuholen. In diesen Monaten kann eine geneigte Platte dreimal mehr Energie produzieren als eine horizontale.



Wichtiger war die Umwandlung seines Büros in ein System, das mit einem Gleichstrom von 12 V betrieben wird. Verschiedene Joint Ventures erzeugen Gleichstrom mit unterschiedlicher Spannung, und 12 V ist die häufigste Spannung für kleine Panels. Dies ist praktisch, um viele elektronische Geräte mit Strom zu versorgen, z. B. Laptops mit 12 V. Wenn Sie den Laptop an ein Wechselstromnetz anschließen, wandelt das Netzteil 120 V (in den USA) Wechselstrom in 12 V DC um, wodurch Energie verloren geht. Dieser Verlust ist durch Erhitzen des Geräts leicht zu spüren.

Damit ein typisches Solarenergiesammelsystem mit einer elektrischen Verkabelung kombiniert werden kann, wird sein Gleichstrom über einen Wechselrichter und einen Transformator geliefert, der ihn in einen Strom von 120 V und 60 Hz (in den USA) umwandelt, der für die Heimelektronik erforderlich ist. Anstatt die Leistung der Panels umzuwandeln und Energie zu verlieren, wandelte de Decker die Geräte so um, dass sie einen Strom von 12 V direkt von den Panels verbrauchten. In den meisten Fällen erwies es sich als ausreichend, ein anderes Netzkabel zu verwenden. Infolgedessen wurden 40% der Energie eingespart, was den Erfolg seines Experiments stark beeinflusste.


Joint Venture-Installation in Massachusetts

Unser letztes Beispiel ist Benjamin Meyer zu verdanken, der in Massachusetts lebt. Das Klima in Neuengland ist unvollkommen und die Paneele sind oft mit Schnee bedeckt. Im Laufe des Jahres erzeugten sie jedoch mehr Energie als die Farm verbrauchte. Als Reaktion darauf installierten die Meyers eine Klimaanlage und andere Geräte, um den Verbrauch an die Produktion anzupassen. 5 Jahre nach der Installation zahlten sich die Paneele aufgrund der staatlichen Subventionen und Steuervergünstigungen aus.

"Ich denke selten an Panels", sagte Meyer. – , , , , . , , , ».




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