只是不要惊慌，但到2050年，我们将需要从可再生能源（不增加二氧化碳排放量）中产生
15 TW能量 ，以稳定大气中的CO
2浓度。 就可及性而言，太阳能目前具有
最大的潜力 。
纽约州立大学大气科学研究中心首席研究员理查德·佩雷斯
（ Richard Perez）
表示 ，太阳能“可能是唯一一个既能产生足够严肃的回报又足以满足地球长期[环境]需求的能源解决方案”。在奥尔巴尼。 佩雷斯的分析包括地热资源，风能，其他可再生资源，核聚变和所有类型的化石燃料。
因此，如果某些地区的风能，水力发电和地热能在当地规模上运转，那么太阳能的当前潜力将比任何其他可再生能源
多几个数量级 。 这是除了核能以外的唯一一种全球性解决方案，它可以提取大量能源。
平均而言，大约175 W / m
2的太阳能到达地球。 如果我们假设这种能源的10％可以转化为电能，那么提供必要的美国能源将需要
用太阳能电池板
覆盖美国
2％的土地 -这大约是北达科他州的面积。 由于这
是我们屋顶面积的30倍 ，因此有必要建造大型太阳能发电厂以收集这种能量。
但这不会降低屋顶上几个面板的有用性。 如果您有自己的家，则基本上可以自己发电。 您可以减少或消除对电力供应商的依赖，甚至可以向其出售剩余电力，从而进一步降低成本甚至获利。
这位国家领导人最近的更换暗示了美国太阳能计划的
不确定性 。 但是个人组织，企业和公民可以自行决定是否增加对太阳能的使用。 为了更好地想象美国目前的家庭太阳能使用状况，我们了解了问题的实践，问题的经济方面以及最近将房屋变成小型发电厂的不同人士的经验。 我们希望，即使您住在地下室的公寓中，这些信息也可以给您启发。
比以往更好
小时候，我们钦佩由太阳驱动的计算器和手表。 一些人收到了科学工具包作为礼物，其中微型电机与掌上大小的太阳能电池板结合在一起。 从光中发电似乎是魔术。 为什么我们不能在全世界范围内这样做？
依靠太阳能生存的文明的主要历史障碍之一是太阳能电池板（SP）的低效率和高成本-太阳能电池板将光子转化为电能。 它们的效率，更准确地说
是光伏转换系数 ，是面板产生的电能与落在面板表面的阳光能量之比。
首批合资企业之一他们的故事很长。 第一家合资企业由查尔斯·弗里茨（Charles Fritts）于1883年
发明 ，他梦见自己的合资企业将如何与托马斯·爱迪生（Thomas Edison）不断发展的燃煤发电厂网络竞争。 但是
，他合资公司的
1％的效率使实现梦想成为不可能。
到1954年，贝尔的实验室通过将合资企业连接到玩具摩天轮和无线电发射器向公众
展示了该合资企业。 该设备的效率为6％，与以前的合资企业相比，这是一个了不起的成就。 同样，它实际上已经是一个面板，上面有几个太阳能电池连接到一个太阳能电池板上。 尽管它仍然太昂贵而无法广泛分发，但示威游行给纽约时报留下了深刻的印象，并宣布“新时代的开始将导致人类实现最宝贵的希望之一-为满足文明的需要而发展几乎无限的太阳能量”。
在50年代和60年代，有关硅SP的研究继续进行。 小型合资企业开始出现在玩具和消费类设备中。 到本世纪中叶，效率提高了
一倍 ，但成本仍然过高，特别是与当时的低电费相比。 一个1瓦特的合资企业的成本为300美元，从发电厂获得的1 W能源的成本为50美分。
但是到了十年末，合资企业已经显示出它们作为整个人造卫星舰队能源的有用性。 最初对合资企业持怀疑态度的美国海军，几天后第一颗卫星的常规电池没电了，便
改变了主意 。 合资公司多年来一直支持其业绩。
用于卫星和空间设备的高质量合资企业的成本虽然很高，但仅占这些系统总成本的一小部分，而50年代和60年代相对较低的燃料和地面能源成本并没有刺激其成本下降。 但是到了70年代初，
合资企业是用便宜的材料
开发的，面板的成本降至每瓦20美元。 再加
上1973年的
能源危机，就其地面使用而言
，这引起了人们对太阳能的新兴趣。
但是该技术还没有为大众市场做好准备：效率大约为10％，成本仍然很高。
如今，无论是在家庭还是更大范围内，对太阳能的兴趣都在增加。 所有这些都是由于增加了几个因素而发生的：成本降低； 提高合资企业的效力； 监管机构和税收刺激环境； 对气候变化的普遍关切； 企业家创新。
兴趣的激增还与过去20年中太阳能的使用呈指数增长有关。 增长前景持续。 在至少
30个国家 （包括部分美国）中，有屋顶的合资企业的能源变得比网络的能源
便宜 -这还不包括购买补贴。
除了传统车顶板以外，还有很多替代品可以帮助合资企业进入市场。 一些公司在美学上出售更具吸引力的
选择 ，例如以屋顶
覆盖物形式
出现的合资企业（结果是屋顶发亮，而不是面板从上面伸出来）。 一家公司提供为不同客户设计的
小型房屋 ，其中包括试图将其对温室气体排放的影响降至最低的那些消费者。 其中一些产品带有集成的太阳能屋顶，并具有完全自主工作的能力。
埃隆·马斯克（Elon Musk）最近
表示 ，即使不考虑其发电能力，其装置中的“太阳能屋顶”也将比平时便宜。 这样的选择将使在建造过程中无风险选择太阳能屋顶。
而且，房屋所有者不限于屋顶的表面。 同样的技术适用于车棚和其他单个建筑物，并且SP面板甚至可以安装在野外或院子中。
独立水监测站尽管我们专注于家庭太阳能，但有必要注意中型合资企业的增长。 它们比家庭大，但比大型太阳能发电厂小。 在最近前往马里兰州和弗吉尼亚州的旅行中，我们注意到有几块土地被种植成排的合资企业，而不是用于牛的玉米或牧场。 小型
太阳能发电厂正在成为为小型社区利用太阳能的一种流行方式，而无需社区的每个成员购买自己的系统。
合资企业中散布着谷物的观点提醒我们，这仅仅是利用太阳的丰富和自由能的最新方法-将其转化为电能，而不是通过光合作用转化为糖。
美元和千瓦时
因此，您决定开始收集太阳能。 这是明智的投资吗？
对于许多人来说，这些不只是收入和支出的计算方式：意识到您正在减少对温室气体排放的贡献，可能纯粹是出于财务考虑。 那些投资使用电池的自治系统的人会从安全性和本地基础设施的独立性中获得满足感。
但是系统要花钱。 如果您未与安装程序达成有利可图的交易，那么对于大多数人来说，在屋顶上安装合资企业是一项重大的投资。 通过减少电费，并可能通过向电网出售能源，可以减少这些成本。
除了这些一般性陈述，不可能对家用太阳能的成本做出某些预测。 这是因为与此相关的所有因素在很大程度上取决于您的居住地。 在电力成本最高的城市，对屋顶太阳能电池板的投资
可以与对指数基金的投资
竞争 。 在电力成本较低且天气条件使合资企业无效的情况下，这可能是浪费金钱（除了上述其他原因）。 将电力卖回电网的成本也因地区而异。
能源研究员约书亚·罗德斯
（ Joshua Rhodes）
指出 ，考虑到安装，寿命和其他因素，屋顶合资企业的太阳能平均成本现在在美国已经与电网能源成本相当：每千瓦时约12美分。 这可能是一个转折点，这意味着每个房主，无论现在还是将来，都应认真考虑将合资企业作为其投资的一部分。
但是这些数字隐藏了细节。 该国从电网获得的能源成本可能相差10倍，并且安装面板和阳光的成本也相差很大。 Rhodes在地图上收集了他的数据，显示了哪些地方值得投资家用太阳能，哪些地方尚未准备好实施。
结果，在加利福尼亚州南部等许多地区，能源成本和日照量都很高，因此安装面板可能是个好主意。 在华盛顿州，阳光普照，电力便宜，因此可能没有任何意义。
但是这些信息很快就过时了。 常规硅合资企业的价格一直在稳步下降，这主要是由于规模经济所致。 该过程可能正在
接近市场饱和 ，并且未来的成本降低可能基于对新型太阳能电池或生产方法的研究。
真实的例子
尼克·怀特（Nick White）居住在科罗拉多州的丹佛（Denver），一年多前，他在屋顶上安装了这家合资企业，并保留了详细记录。 他与我们分享了他们，他们的研究将为您提供丰富的信息。
尼克（Nick）监视了他的太阳能系统的输出，发现合资公司在运营的第一年就产生了大约3,400 kWh的电力。 在此期间，他的家庭消耗了大约4,200 kWh，比太阳给的多了800 kWh。 多余部分来自市电。
电网的电价为每千瓦13美分，因此800千瓦时的电费为104美元。 但是根据规则，能源公司必须为面板每产生1千瓦时的电，要向White支付3美分。 这项补贴旨在降低合资企业的安装成本。 其他州也有类似的补贴。
小组的总付款为3400 * 3 c，即102美元。 结果，怀特的得分是2美元。 如果不使用面板，则账单本应为4,200 kWh * 13 cts，即546美元，因此Sun每年的利润为546美元-2美元= 544美元。
怀特指出，544美元的收益除以7672美元的安装成本（退还税后）为他带来7.09％的收益（不包括安装贷款的利息）。 怀特认为他投资正确。 而且由于这些年来来自网络的电费增加，即使考虑到面板效率的轻微降低，节省的费用也将增加。
关于他们的工作，他说：“我根本不考虑他们。 他们总是在开着，没有必要照顾他们。”
怀特房屋的能源消耗非常低（大约是该地区平均能耗的一半），因为在投资合资公司之前，他投资了高效技术。 他估计，使用LED灯和高效家用电器所节省的费用甚至比面板节省的更多。
比专家小组的财务问题更为重要的是，白人家庭的温室气体排放量有所减少：科罗拉多州60％的能源
来自燃煤 。 对他来说，这是“所有结果中最好的”。
白人在房车中旅行很多，他们还提供了屋顶合资企业。 这是带有电池的独立系统。 他们估计，自动驾驶汽车的价格是普通汽车的2至5倍。
也许是国外有用的例子
在考虑在屋顶上安装合资企业之前，您需要评估可用的表面积和接收的阳光量。 这将使您确定系统是否可以传递足够的能量以达到合理的目的。 本地安装人员可以为您进行计算，但是对他们来说，将面板出售给您当然是有益的。 因此，总的来说，在去一家这样的公司之前，弄清楚您对系统的期望是一个好主意。
Project Sunroof是Google的网站，收到您的地址后，会将您屋顶的数据与当地天气，阴影相结合，并尝试计算房屋屋顶上合资企业的经济状况。 它可以用作粗略估计，也可以帮助您在要购买的房屋的多个选项之间进行选择，但该项目仍处于初期阶段，无法进行详细分析。 例如，他认为屋顶的整个表面都可用于合资企业的安装，尽管当地法律和实践考虑可能无法将其全部占用。 并且在撰写本文时，该网站并不能在所有可能的地址上正常工作。
克里斯·德·德克尔（Chris de Decker）的经历是Google算法难以计算的太阳能非标准用途的一个例子，克里斯·德克尔（Chris de Decker）在西班牙巴塞罗那附近的自家公寓里经营博客“低科技杂志”。 最近，他
决定进行一项实验，并完全通过太阳能电池板为办公室供电。 尽管我们在这里谈论美国，但他的经历很有趣。 巴塞罗那的平均太阳能为1700 kWh / m
2 /年，与美国吻合。
德·德克尔（De Decker）无法进入屋顶，因此他利用了窗户。 事实证明，它们理想地朝着南部和东南部之间的方向移动，并且没有被树木或建筑物遮挡。 但是放在他窗台上的小面板不足以为办公室供电。
他能够通过为建筑物增加支架来增加合资企业的产量，从而使面板倾斜成一定角度，以收集来自太阳的最大能量（下图）。 太阳能发电厂采用了这种策略，但是通常对于仅将面板安装在屋顶上的典型房屋来说是不可用的。 德·德克尔（De Decker）将年平均产量提高了约10％，并定期改变了面板的角度，而这种优势实际上比看起来要多。 输出的增加发生在冬季，这时从系统中挤出所有可用的功率非常重要。 在这几个月中，倾斜的面板所产生的能量是水平面板的3倍。
更重要的是将他的办公室转换成使用12 V直流电运行的系统。不同的合资企业产生的直流电具有不同的电压，而12 V是小型面板的最常见电压。 这很方便为许多电子设备供电，例如以12 V运行的笔记本电脑。当您将笔记本电脑插入AC网络时，电源将120 V（在美国）交流电转换为12 V DC，从而导致能量损失。 通过加热设备很容易感觉到这种损失。
为了将典型的太阳能收集系统与电线结合使用，其直流电流通过逆变器和变压器提供，然后将其转换为家用电子设备所需的120 V和60 Hz的电流（在美国）。 de Decker无需转换面板的输出并损失能量，而是对其进行了转换，以使它们直接从面板消耗12 V的电流。 在大多数情况下，使用不同的电源线就足够了。 结果，节省了40％的能量，这极大地影响了他的实验的成功。
马萨诸塞州的合资企业安装我们的最后一个例子要感谢住在马萨诸塞州的本杰明·迈耶。 新英格兰的气候不完美，面板经常被雪覆盖。 但是，一年中它们产生的能量超过了农场消耗的能量。 作为回应，迈耶斯公司安装了空调系统和其他电器，以使消费与生产保持一致。 在安装后的5年内，由于国家补贴和税收优惠，这些面板可以收回成本。
“我很少想到面板，”迈耶说。 – , , , , . , , , ».
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