De energie die tijdens de levensduur van typische zonnepanelen op het dak wordt geproduceerd, compenseert ruimschoots de energie die nodig is om te maken, mount en recycle ze uiteindelijk. Maar het toevoegen van een thuisbatterij verlaagt die dividenden meestal, Dat blijkt uit nieuw onderzoek van Stanford University.

Eerdere studies schatten de energie-output op ongeveer negen keer de energie die in zonnepanelen wordt geïnvesteerd. Daarentegen, een nieuwe studie gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry's Duurzame energie en brandstoffen onderzocht de output van een typisch daksysteem geïnstalleerd in vijf verschillende Amerikaanse staten. Het ontdekte dat de energie-uitbetalingsratio varieert van een dieptepunt van 14 in Alaska tot een maximum van 27 in het zonnige Arizona - maar alleen wanneer huiseigenaren overtollige stroom naar het net kunnen sturen.

Echter, wanneer huiseigenaren een batterij installeren en deze opladen met overtollige elektriciteit voordat ze restanten naar het net sturen, het energierendement voor het hele systeem is 21 procent minder dan alleen zonnepanelen, onderzoekers Simon Davidsson Kurland en Sally M. Benson gevonden. Wanneer huiseigenaren geen batterij en geen stopcontact hebben, extra elektriciteit is gewoon verspild. Vervolgens, het rendement van het systeem op geïnvesteerde energie daalt tot zeven in Alaska en een maximum van 14 in Florida – vergelijkbaar met eerdere studies. Omdat huiseigenaren in dat scenario 's avonds stroom moeten afnemen, het toevoegen van een standaard lithium-ion-thuisaccu verbetert de terugverdientijd van energie.

"De over het algemeen hoge rendementen tonen de energievoordelen van fotovoltaïsche energie in een breed scala van Amerikaanse geografische regio's en, vermoedelijk, ergens anders, " zei Benson, co-directeur van Stanford's Precourt Institute for Energy en professor in de engineering van energiebronnen. "Maar ze tonen ook aan dat als een staat huiseigenaren aanmoedigt om te investeren in daksystemen om doelen voor schone energie te bereiken, vervolgens door overtollige stroom naar het net te laten stromen, wordt het meeste uit die investeringen gehaald."

De veel bestudeerde maatstaf "energierendement op investering" helpt bij het beoordelen van beleid dat niet puur in economische termen kan worden gemeten, zoals het behalen van milieudoelen. Voor nu, fotovoltaïsche panelen worden gemaakt met behulp van energie, voornamelijk uit fossiele brandstoffen, dus een 14- tot 27-voudige uitbetaling in hernieuwbare elektriciteit ondersteunt beleid dat zonne-energie ondersteunt. Als tegenvoorbeeld het belangrijkste argument tegen ethanol op basis van maïs is dat er meer energie wordt gestoken in het maken en afleveren ervan dan bij ethanol in een auto.

Financiële uitbetalingen voor Amerikaanse residentiële zonne-energie, echter, zijn onduidelijk. Bijna alle staten staan ​​enige verkoop van overtollige elektriciteit toe aan nutsbedrijven, maar hoeveel huiseigenaren betaald krijgen en hoeveel ze kunnen verkopen, varieert. In de meeste staten, consumenten krijgen hetzelfde tarief betaald dat ze betalen wanneer ze de stroom gebruiken. Wanneer het systeem naar het raster exporteert, de meter van de klant gaat achteruit. In een handvol staten, Hoewel, huiseigenaren worden betaald op basis van hoeveel geld hun elektriciteit in totaal het nutsbedrijf heeft bespaard - een veel lagere prijs.

Netvoeding vs. thuisbatterijen

Het toevoegen van batterijen aan een fotovoltaïsch systeem voor thuis vermindert de energieterugbetaling van het hele systeem met gemiddeld 21 procent vanwege twee factoren. Eerst, het toevoegen van batterijen betekent dat er meer energie in de vorm van fossiele brandstoffen wordt geïnvesteerd in het maken van het hele systeem. Tweede, de hoeveelheid elektriciteit die een batterij ontlaadt, is 8 procent minder dan de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om hem op te laden - een verlies vergeleken met het rechtstreeks sturen van elektriciteit naar een groter elektriciteitssysteem met klanten die de stroom onmiddellijk kunnen gebruiken.

"Wat betreft het rendement op de investering in energie, het is moeilijk om het toevoegen van batterijen aan residentiële PV-systemen te rechtvaardigen zolang overtollige opwekking beschikbaar kan worden gemaakt voor andere gebruikers van het net, " zei Davidsson Kurland, die een postdoctoraal onderzoeker was bij Stanford's Global Climate &Energy Project bij het uitvoeren van dit onderzoek. Hij is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Chalmers University of Technology in Zweden.

Er is nog hoop voor thuisbatterijen, Davidsson Kurland en Benson gevonden. Wanneer verkopen aan het net geen optie is, thuisbatterijen zouden hypothetisch het rendement van het thuissysteem met 12 tot 42 procent verbeteren in de vijf onderzochte staten. De bovenkant van het bereik in de studie is voor een klimaat zoals dat van Washington, waar vroege middagen veel zon kunnen zien, maar weinig huishoudelijk elektriciteitsverbruik, het creëren van een kans voor batterijen. De onderkant is voor het klimaat in Florida, waar warmte en vochtigheid airconditioningsystemen aandrijven terwijl de zon schijnt, zelfs als er niemand thuis is. In werkelijkheid, consumenten kunnen overtollige stroom terug verkopen aan het net in Florida en – met limieten – in Washington.

Hulpprogramma's als gratis batterij?

In staten die eigenaren van zonne-energie toestaan ​​om tegen dezelfde prijs terug te verkopen aan het net, brengen de nutsbedrijven de consumenten in rekening, de hulpprogramma's klagen dat ze worden gebruikt als een gratis batterij. Hoewel dat beleid milieudoelstellingen kan bereiken door zonnepanelen aan te moedigen, het kan financieel onhoudbaar worden voor de nutsbedrijven. Vooral Nevada heeft zich met deze kwestie beziggehouden. De staat heeft het tarief dat nutsbedrijven in 2016 betaalden aan verkopers van PV-leveringen fors verlaagd, wat een terugslag veroorzaakte. Twee jaar later verhoogde de staat de tarieven tot 95 procent van het winkeltarief dat consumenten betalen.

De huidige studie erkent het dilemma. "Als zonne-energie op het dak en groot, fotovoltaïsche centrales groeien, elektriciteitsnetten kunnen niet meer middagstroom accepteren, tenzij nieuwe toepassingen van goedkope middagelektronen groeien, ' zei Benson.

The study also highlights the need for new research and development to improve the energy inputs, round-trip efficiency and life expectancy of batteries.