年代2020年,太阳能占美国新增发电能力的43%,连续第二年超过所有其他技术。这条曲线有望继续上升。根据太阳能工业协会在美国,太阳能发电量将在未来10年翻两番。
作为回应,美国国会再次将太阳能投资税收抵免(ITC)延长至2022年,除非再次延长,否则将在2023年减少。该优惠允许住宅太阳能用户从他们所欠美国国税局的税款中扣除26%的系统成本。例如,对于平均2.7万美元的太阳能安装,抵免可以减少7000美元的费用。而且它没有限制,所以对于有电池备份的更昂贵的系统,回扣可以多两到三倍。在可行的情况下,州政府的激励措施可以再减去数千美元。总的来说,对于一个能提供30到50年清洁能源的能源生产系统来说,收益周期平均为8到12年——主要取决于当地的电价。
据估计,大规模的税收优惠不会永远持续下去。各州的项目有所减少,联邦信贷也比几年前的30%有所下降。然而,尽管信贷和激励措施有所减少,技术劳动力成本不断上升,但交付的每瓦电价却稳步下降。与此同时,外观和可靠性都有所提高,使得光伏(PV)电源比以往任何时候都更具吸引力。
“自从15年前推出激励措施以来,我们学到了很多东西,”佩维(Sara Peavey)说梅菲尔德可再生能源“我们有大量的数据来说明什么工作得很好,什么失败了。虽然一些激励措施已经消失,但它们迫使企业让太阳能变得更便宜。”
PV板有什么新东西
屋顶模块在各个方面都有了稳步的改进——美学、性能和成本——预计这一趋势将持续到t物理学已达到极限。但在这一点上的变化将是渐进的,不值得等待。
无论何时你决定对太阳能电池板说“是”,你都会得到比以往更好的交易。旧的多晶面板上有银色条纹,外面有银色边框,你可能会得到一组统一的黑色单晶模块,黑色边框和深蓝色单元,让面板看起来光滑、无缝。白色背景也适合那些喜欢这种美感的人。由于每个模块都独立运行,不考虑遮光源,面板阵列往往是大而均匀的矩形,增加了优雅的外观。
John Grieser是元素能量这家太阳能公司每周在俄勒冈州和华盛顿州安装五到八套住宅系统。像许多业内人士一样,格里泽反对拖延,他解释说,你越早开始支付系统的费用,你就越接近免费能源。“在多雨的波特兰,我们有一半的客户——拥有普通的房子和普通的电费账单——可以实现净零。所以在这一点上,光伏技术的渐进式改进并不重要。”
为了进一步降低每瓦成本,制造商也在增加面板尺寸,封装更多的电池,并有效地减少框架和电子元件的数量——面板中最昂贵的部分。然而,对于具有更复杂屋顶的历史房屋,较小的面板可能更有意义。
虽然SunPower仍被认为是光伏电池板领域的领先创新者,但其许多专利已过期,这吸引了世界各地的制造商利用最新技术。SunPower、LG、REC和松下倾向于在性能、价格和保修方面提供最好的组合,这是我与安装人员交谈的结果EnergySage.com,提供公正的信息和有竞争力的报价。
虽然专家们普遍认为,如今很难做出糟糕的设备选择,但他们警告说,那些零部件保修期少于25年、更换它们所需的人工和能源生产的产品,最好能保证在保修期内下降不到10%。
新技术改变了游戏规则
太阳能指数级增长和价格提高背后的一个重要原因是电池板本身——或者在贸易中被称为模块——在效率、尺寸和成本方面稳步提高。支撑模块的是支架、导轨和称为“机架”的夹具。经过几十年的改进,货架系统非常可靠,闪光支架连接到椽子上,轨道和夹子根据当地的天气条件设计,比如风和雪。这些组件适用于所有类型的屋顶,在过去的几十年里也变得更容易安装。Grieser说:“如果系统的规格和安装正确,就不会出现任何泄漏和问题。”
今天的货架系统也不那么突兀,所以新的黑色无缝面板——安装在干净的矩形阵列上——看起来更加光滑和优雅。大多数系统都提供了黑色阳极氧化导轨,以匹配新的美学,SunPower的InvisiMount框架完全隐藏了夹具。
![“机架”是一个行业术语,指的是将太阳能电池板安装在屋顶上的安装系统。如果选择和安装正确,这些支架,轨道和夹具是非常可靠的,不会对屋顶的性能产生不利影响。](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/01/05071505/H305CH_NC-August-28-DSLR-00023.png)
电子设备的改进也使太阳能板在更多的地方更加高效。光伏电池板产生直流电流,必须转换为交流供住宅使用。如今,模块级电力电子(MLPEs)正在创新这一过程。MLPEs的最大优势是优化每个模块的输出,无论阳光和阴影条件如何。与之形成对比的是,如果一个面板被阴影覆盖,旧的阵列就会完全关闭。MLPEs允许太阳能阵列安装在屋顶和多个平面上的更多地方,而不考虑树木和烟囱,从而在给定的位置提供更多的输出。mlpe的广泛采用也意味着消费者的价格下降。
Peavey回忆道:“当我10年前开始工作时,安装太阳能是每瓦7-8美元。根据EnergySage.com最新的市场报告,在扣除信贷和激励措施之前,每个州的太阳能成本在每瓦2.30美元到3.15美元之间。Peavey说:“这是因为我们可以以任何角度安装在屋顶上的任何地方,都是优化的,遮阳也不重要。”“你可以获得更大的灵活性,以及更好的产品质量。”
mlpe还具有内置监控,因此您可以准确地看到每个面板正在生产什么,并查明任何问题或设备故障。“还有什么其他设备可以提供这种级别的粒度?”葛瑞斯问道。“对于HVAC或微型裂缝,你不能总是判断制冷剂管路是否增压正确或过滤器是否脏,这可能对性能产生巨大影响。有了太阳能,你就知道你的电器是否一直在工作,你还可以把数字与推销员的承诺进行比较,年复一年,因为树木在路上生长,等等。”
mlpe符合最新的国家电气规范(NEC)对模块级快速停机的要求,旨在保护火灾战士,商人和其他人在模块和仪表之间的任何地方遇到危险的直流电源电压水平。2014年NEC的变更要求在系统的某个地方安装快速关机,2017年NEC将这一功能推广到各个模块本身。如果你所在的州还没有采用最新的NEC,它将会采用。如果您的系统在NEC更改之前,您所在的州可能要求您在每个模块上对mlpe进行改造,但有负担得起的产品可以做到这一点。
许多制造商现在提供交流模块或“智能模块”,其中一个MLPE逆变器集成在面板的后面,在每个单元上提供一个即插即用的连接,这使得安装更快更容易,更少的电线可能会摩擦屋顶或被啮齿动物啃咬。这些面板价格较高,但易于安装,因此它们通常为客户节省了一些安装成本。
另一个新模块是“双面”面板,它有一个透明的背面,可以让光线到达电池的下面,例如,从反射甲板或庭院中产生一些能量。然而,我采访的专家们无法测量出这些面板下部的产量有显著增加。
能量储存系统
“并网”系统与你的公用事业公司来回交易能源。在任何特定时刻,当你的模块产生的能量超过你的家庭消耗的能量时,多余的能量就会反馈到电网中。电表会记录,当太阳下山时,电网会为你的家提供所需的电力。
在年底,你只需支付净能耗。在任何给定的太阳能电池阵列的设计中,目标都是在不产生过多的年度盈余的情况下,使这个数字尽可能接近于零,因为大多数公用事业公司不会为此付钱。在特斯拉广受欢迎的Powerwall单元的带领下,电池存储可以在停电期间取代电网,为整个家庭或少数必要的电路提供备份,就像发电机一样。事实上,发电机和备用电池可以一起使用来处理长时间的停电。
![除了屋顶面板,大多数系统将为您的家添加的是一个安装在外墙的小型逆变器箱(如图右)。如果你选择了电池存储系统,这个较大的单元可以放在家里或车库里,甚至外面,如图所示。](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/01/05074318/H305CH_PWRCELL_HOUSE_CABINET-INVERTER_FRONT.png)
尽管根据存储容量的不同,电池备份的价格足以达到典型系统安装价格的两倍、三倍甚至四倍,但由于灾难性天气事件的增加,电池备份越来越受欢迎。如今,几乎所有太阳能组件制造商都加入了与Powerwall竞争的游戏,每个主要制造商的目标都是成为住宅太阳能组件的一站式商店。
Generac的然而,方法是独特的。Generac以其传统的备用发电机而闻名,最近推出了自己的电力传输、优化、快速关机和电池存储组件。除了屋顶模块,这个完全集成的系统被称为PWRcell,有望成为Enphase和SolarEdge的独立mlpe的强大竞争对手。
超出了标准的屋顶板
虽然标准的屋顶安装仍然是王道,但还有其他安装面板的方法和地方。最被炒作的创新可能是特斯拉在2016年大张旗鼓地宣布的光伏屋顶瓦,称为太阳能屋顶。虽然该公司已经接受了一段时间的订单,但专家表示,实际的现实还很遥远,实际成本比最初的预计价格几乎翻了一番。
对于在他们的财产上有一个大的阳光场的房主来说,地面安装的阵列可能是一个极好的选择。空间可能是无限的,面板可以指向和倾斜以实现最佳生产,雪和碎片可以手动清除。地面安装系统占住宅安装的10%修改能源这家总部位于新英格兰的公司最近专门派了一组人安装螺旋桩,将这些阵列连接到地面上。
![太阳能电池板几乎可以安装在任何地方。如果针对增加的重量和风载荷进行了适当的设计,凉棚和车库可以是安装电池板的好地方,有阳光照射的土地的房主可以安装大型地面安装阵列。](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/01/05074608/H305CH_D-COLS13-1-24-112-Edit.png)
ReVision公司的布兰登•伯纳德(Brandon Bernard)表示,与屋顶安装相比,地面安装的太阳能电池阵列的前期成本要高一些,因为它的机架系统更大,将电力输送到家中的沟渠也更大。他补充说:“但整体经济状况很好。”“投资回收期相似,因为你可以优化面板角度和阵列。”
车棚、凉棚、天井盖和其他遮阳结构为光伏组件提供了额外的面向天空的购买,但专家发出了一个重要的警告。长期从事住宅安装的吉姆·巴克豪斯现在是丹佛度假能源投资公司的项目经理,他说:“这些建筑通常在太阳能方面设计不足。”“你需要看看它是否为增加的重量载荷、风载荷和隆起而设计。”
——Asa Christiana是Fine Homebuilding的特约编辑。
照片由Topher Donahue拍摄,除非特别注明。
出自Fine Homebuilding 305号
如欲浏览全文,请按查看PDF下面的按钮。
相关链接
查看评论
写得很好的文章,特别是从太阳能承包商的输入安装的实用性。也像关于mlpe的讨论一样,尽管我以前从未见过微型逆变器缩写为MEs。我在太阳能行业工作了40多年,并拥有上面提到的一些MLPE公司的股票!
写得好,但有一个重大遗漏——对网络计量的战争!在加利福尼亚州、佛罗里达州和其他州,住宅光伏的经济将受到巨大打击,这些州将取消净计量,并/或考虑在公用事业公司的要求下大幅提高费用。