Calcul du coût de production d'électricité solaire pour les besoins propres d'un ménage dans le centre de l'Europe

En réponse aux commentaires sur le prix de l'électricité en Allemagne et à la question raisonnable "Alors, combien de temps les gens endureront-ils cela?" J'ai décidé de donner mon calcul dans cet article.

Entrée

Je fais ce calcul pour la deuxième fois. La première a été réalisée il y a quelques années, et la prochaine je le ferai dès que les données mises à jour apparaîtront. Il ne compte pas sur l'objectivité, mais ne sert qu'à répondre à la question "Est-ce sensé?"

La tâche de calculer le coût de l'électricité solaire produite à domicile, en tenant compte des prix des équipements actuels et des périodes d'exploitation en cours et sans tenir compte des diverses subventions, "tarifs verts" et autres déchets, est qu'elle sera annulée tôt ou tard, et le Soleil le fera constamment. Le chiffre qui en résulte peut être comparé au prix actuel de l'électricité dans cette région et comprendre si les investissements dans ses propres énergies renouvelables seront remboursés.
Je ne prends spécifiquement en compte que l'équipement de base et ne prends pas en compte le coût des travaux d'installation, de câblage, etc., car cela ne devrait pas affecter grandement, mais complique le calcul.

Conditions initiales

Pour les calculs, nous prenons ces conditions initiales.

• Ayons une maison quelque part au centre de l'Europe, par exemple près de Munich. Cela est nécessaire pour déterminer l'ensoleillement et, par conséquent, la zone requise de panneaux solaires.
• Nous avons une zone suffisamment grande pour l'installation de batteries, orientée sud.
• Que la consommation annuelle de notre ménage soit de 4000 kWh. Qu'il soit uniformément réparti sur les mois. C'est-à-dire la consommation mensuelle sera de 4000/12 = 333 kW * h.

Calcul de l'équipement et de son coût

Le premier avertissement - je dirai tout de suite, le calcul sera fait pour un système "honnête" dans lequel le pic de consommation peut ne pas coïncider avec le pic de production, et donc le système sera composé de panneaux solaires + batteries + onduleur. À mon avis, c'est la seule version du système qui permet, au mieux, une autonomie complète et une indépendance par rapport aux tarifs du réseau. Dans le pire des cas, vous tirerez occasionnellement de l'électricité du réseau. Un diagramme approximatif de cette solution est illustré dans la figure ci-dessous.



D'une manière générale, cela fonctionne comme ceci: les panneaux solaires sont connectés au réseau AC domestique via un onduleur. Les batteries sont également connectées au même réseau via leur onduleur. Le réseau domestique est également connecté à un réseau régulier. Une gestion intelligente contrôle le fonctionnement des onduleurs de manière à ce que le potentiel des panneaux solaires soit toujours utilisé au maximum. C'est-à-dire si l'énergie du soleil est suffisante pour alimenter tous les appareils domestiques, l'énergie excédentaire est prise par la batterie du réseau domestique et elle se charge. Lorsque le soleil disparaît, le réseau domestique commence à être alimenté par une batterie, la déchargeant. Ce n'est que dans le cas où la batterie est complètement déchargée et qu'il n'y a pas de soleil, que la maison commence à prendre l'électricité du réseau.

Le deuxième avertissement - puisque le temps est incohérent, nous parlons de chiffres statistiques moyens. En réalité, il peut pleuvoir pendant un mois et tous les calculs n'ont alors aucun sens.

Panneaux solaires

Commençons donc avec les panneaux solaires. Nous devons savoir combien ils ont besoin pour répondre à notre pire besoin en électricité. Nous connaissons deux chiffres - la quantité d'électricité requise est de 4000 kWh / an et l'emplacement est à Munich.

Calcul de l'insolation

Par emplacement, nous devons obtenir la quantité moyenne de rayonnement solaire par mètre carré. Il est considéré en kWh / m2 / jour. C'est-à-dire, combien d'énergie chaque mètre carré de surface reçoit du soleil en une journée. Pour le calcul, nous utilisons cette calculatrice , qui nous fournira des statistiques par mois, en tenant compte des jours nuageux, des brouillards, etc.

Puisque nous avons besoin de notre électricité même en hiver, quand le soleil brille un peu, nous nous intéressons au mois avec le plus faible ensoleillement - décembre ou janvier. Cela nous donnera le pire des cas.
Nous pouvons le prendre pour une surface plane, puis trouver l'angle optimal des panneaux solaires, mais la calculatrice le fera pour nous, alors cliquez immédiatement sur la pente optimale pour l'hiver (27 degrés) et obtenez les chiffres chers:



Autrement dit, l'insolation minimale sera en décembre et sera de 1,51 kWh / m2 / jour. Pas assez? Mais n'oubliez pas que c'est une journée. Et dans un mois, il sera tapé 1,51 * 30,5 = 46 kWh / m2.

Déterminer le nombre de panneaux

Pour traduire le chiffre résultant en électricité, nous avons besoin de:

a) Décider du type de panneaux solaires et de leur efficacité
b) Décider du nombre de panneaux solaires

Par a) j'ai sans hésiter choisi ces derniers .

Pourquoi eux? Je ne sais pas, probablement parce que nous sommes à Habré et que la disponibilité des données techniques, fiches techniques et autres preuves est importante pour nous. Par référence, tout cela est présent.

Quel est le piège dans le bâtiment à batterie solaire? Le fait que les fabricants de tous les panneaux solaires déjà au nom du modèle chérissent le chiffre chéri - production à une insolation nominale de 1000 W / m2. Dans ce cas, il est égal à 330 W et ce chiffre à lui seul lie à la fois efficacité et surface.
La superficie de ce panneau solaire est standard - 1,6 m. Son efficacité sera donc de 330 / (1000 * 1,6) = 20,6%, ce qui correspond à la fiche technique. Et la blague se révèle que si nous multiplions 330W par 1,51 - l'insolation moyenne en décembre, nous obtenons 498W * h - c'est la quantité d'électricité qu'un tel panneau générera pour nous à Munich en hiver par jour, mis en place pour un coin d'hiver. Il s'agit d'un chiffre important pour d'autres calculs.

Selon b), le nombre requis de panneaux est défini comme suit. Puisque la calculatrice nous a donné la génération par jour, alors la consommation doit être recomptée pendant des jours. C'est-à-dire divisez 4000 kWh par 365 et obtenez 10,96 kWh / jour. Sachant qu'un panneau nous donnera 498 Wh, il est facile de déterminer que nous avons besoin de 10,96 / 0,498 = 22 panneaux.

C'est beaucoup ou un peu - chacun décide pour lui-même. Il y a de telles nuances:

• ces panneaux doivent être installés strictement au sud à un angle de 27 degrés. Autrement dit, si vous prenez un toit plat, la zone réellement occupée par les panneaux sera plus grande. Et bien plus.
• si le toit a une pente, mais n'est pas orienté strictement vers le sud, les performances de la batterie seront moindres.
• Il ne faut pas oublier que 22 panneaux seront nécessaires si nous voulons obtenir toute l'énergie consommée par le soleil même en décembre. Si nous assouplissons cette condition, par exemple, en décidant qu'en novembre, décembre et janvier nous pouvons aspirer du réseau, alors nous aurons une insolation minimale de 2,59 (en octobre) et le nombre total de panneaux nécessaires diminuera à 10,96 / (2,59 * 0,330) = 13. Autrement dit, presque 2 fois moins.

Nous reviendrons sur la question du choix du nombre de panneaux lorsque nous considérons le coût. Bien que non, je suppose. Décidons immédiatement ici.

Prix ​​d'émission

Nous allons donc sur les sites de vente de panneaux solaires et google notre panneau VBHN330SA16. J'ai obtenu des prix de 250 à 280 euros par panneau. Autrement dit, 22 panneaux nous coûteront 22 * ​​270 (en moyenne) = 5 940 euros.

Maintenant, attention! Comme ce n'est pas un nom, nous lisons la fiche technique et voyons que Panasonic donne une garantie sur le panneau de 25 ans. Dans le même temps, il garantit que les panneaux ne se dégradent pas de plus de 10% pendant ce temps. En prenant cette période de vie et en croyant qu'après 25 ans, nous jetons ces panneaux, il n'est pas difficile de calculer le coût par kilowattheure, à condition de ne sélectionner que nos 4000 kWh par an. Pendant 25 ans, nous supprimerons 100 000 kWh (100 MWh). On divise 5 940 euros pour 100 000, on obtient 0,0594 euro / kWh soit environ 6 centimes d'euro par kWh.

Je vous rappelle que ce n'est qu'un composant des panneaux solaires. Et ce n'est que si nous stockons toute l'électricité produite quelque part et que nous l'utilisons (en décembre, bien sûr).

Onduleur solaire

Nous allons plus loin - l'onduleur. Ici je nage un peu, donc je vous demande de me dire dans les commentaires si j'ai mal compté.

Le choix

Si nous considérons que nous devons consommer au moins 10 kWh par jour, je pense que la puissance de pointe devrait se situer autour de 4 à 5 kilowatts. Peut-être qu'il y a quelque part des données sur le pic d'ensoleillement à midi en décembre pour calculer si cela suffit ou non.

Prix ​​d'émission

Un onduleur typique - le même SMA Sunny Boy 4.0 coûte environ 1000 euros. Autrement dit, en divisant cet argent dans notre production, nous obtenons + 0,01 euro.

Nuances:

• Il est déjà visible que l'onduleur solaire est un minimum dans le coût total. Par conséquent, vous pouvez facilement prendre plus cher et plus puissant. Nous avons une gamme puissante de panneaux solaires.

Les piles

Le choix

Ici, j'ai un choix simple - Tesla Powerwall. www.tesla.com/de_DE/powerwall?redirect=no
7200 euros (hors installation spécifique) pour 13,5 kWh de capacité. Garantie 10 ans. 4,6 kW de puissance. Puissance - OK, correspond à l'onduleur solaire, mais avec une capacité n'est pas très. Si notre maison consomme 11 kWh par jour, alors 13,5 kWh suffisent pour à peine une journée. Il faut en mettre plus. Au moins 2 pcs.

Prix ​​d'émission

Étant donné que la garantie sur Powerwall n'est que de 10 ans, sans restrictions sur les kilowattheures pompés, nous pensons que dans 25 ans, nous changerons 2 + 2 + 2/2 = 5 Powerwalls avec un coût total de 7200 * 5 = 36000 euros. Divisez par 100000 kWh et obtenez 0,36 euros.

Résumé

Coût par kWh

Le coût total de l'électricité solaire s'est avéré être égal à:

• Panneaux solaires: 0,06
• Onduleur: 0,01
• Piles: 0,36

Total: 0,43 euros.

De ce montant, la part du lion revient aux batteries, et principalement en raison de la durée de vie éventuellement courte - seulement 10 ans. Mais espérons que cela changera bientôt pour le mieux. Des économies sont possibles grâce au fait que les panneaux solaires sont connectés directement au Powerwall via un convertisseur DC / DC. Vous pouvez donc économiser sur un onduleur. Mais à la fin, cela coûtera encore quelques cents au coût d'un kilowatt-heure.
Fait intéressant, le coût des panneaux solaires dans le coût total était assez faible - principalement en raison de la longue durée de vie. Par conséquent, il n'est pas logique d'économiser sur le fer, mais il vaut mieux investir dans un équipement fiable afin d'éviter un remplacement coûteux des batteries en hauteur. Eh bien, vous pouvez faire varier le nombre de panneaux sans grande influence sur le prix final de l'électricité.

Prêt

Comme nous n'avons généralement pas d'argent pour de tels investissements et que nous voulons payer notre électricité, de préférence avec un petit paiement mensuel, nous devons contracter un prêt.

J'ai donc besoin de 43 000 euros d'investissement ponctuel en équipement. Plus précisément, non. J'ai besoin de 7000 euros pour les panneaux solaires pendant 25 ans et 14400 pour deux Powerwalls pendant 10 ans, car nous n'avons besoin que de 2 pcs de Powerwalls.

OK, je vais à la banque la plus proche et je prends deux prêts à 2% - par exemple ici .

Nous martelons les montants indiqués dans la calculatrice Darlehen et obtenons des paiements mensuels de 29,67 et 132,50 euros par mois ou un total de 162,17 * 12 = 1946 euros par an - c'est le prix de notre électricité gratuite, en tenant compte du prêt et en payant des montants mensuels au lieu d'investissements ponctuels .
En conséquence, le prix de l'électricité passe de 43 à 49 cents, soit 14%.

Clause de non-responsabilité finale

• Si l'on compare le prix reçu avec le prix de l'électricité de la prise de courant en Allemagne à 0,30 euro, on peut supposer que ce projet n'a pas encore porté ses fruits. Mais, il convient de considérer que si les statistiques montrent que Powerwall peut vivre les mêmes 25 ans sans remplacement, le coût total du kWh solaire tombera à 0,21-0,22 euros (0,25 crédit inclus), ce qui peut devenir beaucoup plus intéressant. Par conséquent, je crois fondamentalement que 30 cents est une barrière psychologique, au-dessus de laquelle les gens commenceront sérieusement à penser à passer à la production locale dans cette région. Et cette barrière s'abaisse à mesure que les batteries deviennent moins chères et que les voitures électriques apparaissent.
• Comme le temps est instable, tout cela n'est que des statistiques. Vous ne pouvez avoir que deux journées ensoleillées en décembre et vous devez aspirer l'électricité du réseau ou connecter d'autres options de production (diesel, ou la retirer de votre voiture électrique).
• Par conséquent, le réseau est nécessaire de quelque manière que ce soit, mais à partir de celui-ci, il sera nécessaire d'aspirer une puissance suffisamment petite.
• Il est clair qu'en été, notre production d'électricité sera beaucoup plus importante qu'en hiver - environ 2,7 fois, soit près de 30 kWh / jour avec une consommation de 11 kWh / jour. C'est-à-dire en été, il est nécessaire de maximiser la consommation, car elle est en fait gratuite - les climatiseurs ne peuvent pas être éteints. En général, plus vous pouvez dépenser d'électricité en été, moins elle sera chère. Autrement dit, toutes sortes de chaudières et d'autres choses doivent également être converties en électricité.
• Et en général, en été, pendant une semaine, une puissance supplémentaire fonctionnera sur près d'un "réservoir" pour Tesla Model C, donc une voiture électrique est un must have dans ce cas. Pour disséquer gratuitement.
• Eh bien, il y a un tel avantage - si la lumière est éteinte partout, vous l'avez toujours. En Allemagne, bien sûr, pas fondamentalement, mais quand même.
• Il y a une opinion qu'une centrale solaire sur le toit augmente le coût de la maison. Autrement dit, l'investissement est également rentable pour cette raison.

En bref, les avantages de IMHO sont plus que les inconvénients.

Dans les commentaires, je propose de discuter exactement de l'article, des clauses de non-responsabilité, des nuances et des possibilités d'obtenir les meilleurs numéros, des données mises à jour, pour un autre territoire, etc. Je propose de discuter de l'énergie verte en général dans l'article déjà mentionné au début.

Merci d'avoir lu cet article.