Ένα ερευνητικό σημείωμα για τα οικονομικά των φωτοβολταϊκών συστημάτων με μπαταρία, που εκπονήθηκε σε συνεργασία με την Eletoyia Photovoltaics.
Η προσθήκη μπαταρίας σε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να αυξήσει την αξιοποίηση της ηλιακής παραγωγής. Ωστόσο, το οικονομικό αποτέλεσμα εξαρτάται σημαντικά από τον σχεδιασμό των τιμολογίων, την αποζημίωση για την εξαγόμενη ενέργεια και το προφίλ φορτίου του χρήστη. Σύμφωνα με έρευνες του NREL, οι μπαταρίες αυξάνουν την αξία της κατανεμημένης ηλιακής ενέργειας, κυρίως μέσω της χρονικής μετατόπισης της παραγωγής, της αύξησης της επιτόπιας κατανάλωσης και του περιορισμού των εξαγωγών στο δίκτυο. NREL
Τι αλλάζει όταν προστίθεται μια μπαταρία
Ένα τυπικό οικιακό φωτοβολταϊκό μειώνει τον λογαριασμό ρεύματος, παράγοντας ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η μπαταρία αλλάζει αυτό το μοντέλο: αποθηκεύει την πλεονάζουσα μεσημεριανή παραγωγή και την απελευθερώνει αργότερα, ειδικά το βράδυ που η ζήτηση του νοικοκυριού παραμένει υψηλή αλλά η ηλιακή παραγωγή έχει πέσει. Berkeley Lab
Έτσι αυξάνεται η ιδιοκατανάλωση, η οποία αποκτά μεγαλύτερη αξία όταν η εξαγόμενη ηλιακή ενέργεια αποζημιώνεται λιγότερο από την εισαγόμενη, ή όταν τα τιμολόγια χρονοχρέωσης επιβραβεύουν τη μεταφορά κατανάλωσης εκτός των ακριβών βραδινών ωρών. Με άλλα λόγια, η μπαταρία δεν καθιστά αυτόματα τα φωτοβολταϊκά «καλύτερη επένδυση»· τα κάνει πιο ευέλικτα — και η ευελιξία αυτή έχει μεγαλύτερη αξία σε συγκεκριμένα ρυθμιστικά και τιμολογιακά πλαίσια. NREL
Παράγοντες αξίας
Η οικονομική αξία του συνδυασμού φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης είναι μεγαλύτερη υπό τρεις προϋποθέσεις: όταν η εξαγόμενη ενέργεια πληρώνεται λιγότερο από την τιμή λιανικής, όταν οι ώρες αιχμής των τιμολογίων δεν συμπίπτουν με την ηλιακή παραγωγή και όταν οι χρεώσεις ζήτησης έχουν σημασία. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια γίνεται πιο χρήσιμη από τις απευθείας εξαγωγές, γιατί η μπαταρία μπορεί να μεταφέρει ενέργεια σε ώρες με υψηλότερο αποφεύξιμο κόστος. NREL
Έρευνα με δεδομένα από μετρητές 1.800 νοικοκυριών σε έξι αμερικανικές εταιρείες κοινής ωφέλειας διαπίστωσε ότι οι μπαταρίες που λειτουργούσαν μόνο για μεγιστοποίηση της ιδιοκατανάλωσης απέφεραν ετήσια εξοικονόμηση περίπου $20 έως $30 ανά kWh χωρητικότητας. Ωστόσο, δεν προσέφεραν σχεδόν καμία αξία στο δίκτυο με αυτή τη στρατηγική. Επιπλέον, μεγάλο μέρος της αξίας για το σύστημα χάνεται όταν οι μπαταρίες μένουν αδρανείς τις ημέρες αιχμής ή αποφορτίζονται βάσει της λογικής της ιδιοκατανάλωσης, αντί να ανταποκρίνονται στην τιμή ή στις ανάγκες του συστήματος. Berkeley Lab
Αξία έναντι χρημάτων
Η βασική διάκριση είναι μεταξύ της ιδιωτικής αξίας και της αξίας για το σύστημα. Για τον ιδιοκτήτη κατοικίας ή επιχείρησης, μια μπαταρία μπορεί να βελτιώσει τη διαχείριση λογαριασμών, τη δυνατότητα εφεδρικής τροφοδοσίας και την ενεργειακή ανεξαρτησία. Για το ευρύτερο σύστημα ηλεκτρισμού, όμως, η αξία εξαρτάται από το αν η μπαταρία αποφορτίζεται όταν το δίκτυο χρειάζεται πραγματικά υποστήριξη, και όχι απλώς όταν αυξάνει την ιδιοκατανάλωση. Berkeley Lab
Η διάκριση αυτή έχει σημασία: η εξοικονόμηση για τον καταναλωτή δεν οδηγεί πάντα στο καλύτερο συνολικό οικονομικό αποτέλεσμα. Η μελέτη του Berkeley Lab διαπίστωσε ότι μια στρατηγική λειτουργίας με γνώμονα την ιδιοκατανάλωση δημιουργεί περιορισμένη αξία για το δίκτυο ή το κοινωνικό σύνολο, ακόμη κι αν ο τελικός χρήστης εξοικονομεί κάποια χρήματα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο χρόνος φόρτισης και αποφόρτισης συχνά δεν συμπίπτει με τις ώρες υψηλότερης αξίας για το ηλεκτρικό σύστημα. Berkeley Lab
Ρεαλισμός κόστους
Σύμφωνα με την εργασία του Berkeley Lab, υπό τις αμερικανικές συνθήκες, η ετήσια εξοικονόμηση από την ιδιοκατανάλωση ήταν μέτρια σε σύγκριση με το κόστος της μπαταρίας. Χωρίς άλλες ροές αξίας, η απόσβεση θα μπορούσε να ξεπερνά την αναμενόμενη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Το κόστος των οικιακών μπαταριών κυμαινόταν από $700 έως $1,300 ανά kWh. Η εργασία καταλήγει ότι η αποθήκευση αποκλειστικά για ηλιακή ιδιοκατανάλωση δεν ήταν οικονομικά συμφέρουσα επένδυση για τον καταναλωτή εκείνη την εποχή. Berkeley Lab
Αυτό δεν σημαίνει ότι οι μπαταρίες είναι άχρηστες. Η επένδυση γίνεται πιο δικαιολογημένη όταν η μπαταρία εξυπηρετεί πολλαπλούς ρόλους: εφεδρική ισχύ, αρμπιτράζ τιμολογίων, μείωση αιχμής ή συμμετοχή σε προγράμματα που ανταμείβουν υπηρεσίες προς το δίκτυο. Στην πράξη, όσο καλύτερα ενσωματώνεται η μπαταρία στη λογική των τιμολογίων και στους ελέγχους λειτουργίας, τόσο πιο πιθανό είναι να δικαιολογήσει το πρόσθετο κόστος της. NREL
Ουδέτερη σύγκριση
| Διάσταση | Φωτοβολταϊκά χωρίς μπαταρία | Φωτοβολταϊκά με μπαταρία |
|---|---|---|
| Κύρια πηγή αξίας | Καθημερινή ιδιοπαραγωγή και μείωση του λογαριασμού. NREL | Καθημερινή παραγωγή και χρονική μετατόπιση ενέργειας προς μεταγενέστερες ώρες. NREL |
| Εξάρτηση από εξαγωγές | Υψηλή, καθώς η πλεονάζουσα μεσημεριανή παραγωγή συχνά διοχετεύεται στο δίκτυο. Berkeley Lab | Χαμηλή, επειδή περισσότερη παραγωγή καταναλώνεται επί τόπου. NREL |
| Καλύτερη εφαρμογή | Ισχυρός ενεργειακός συμψηφισμός ή χρήστες με υψηλή ημερήσια ζήτηση. NREL | Καθαρή χρέωση (net billing), τιμολόγια χρονοχρέωσης, χρεώσεις αιχμής ή χρήστες που ενδιαφέρονται για εφεδρεία. NREL |
| Οικονομικός κίνδυνος | Μικρότερη αρχική πολυπλοκότητα και κόστος. NREL | Υψηλότερο κεφαλαιακό κόστος· τα οικονομικά εξαρτώνται περισσότερο από τα τιμολόγια και τη στρατηγική ελέγχου. NREL |
| Αξία για το δίκτυο | Εξαρτάται από τους κανόνες εξαγωγής και τον συγχρονισμό του συστήματος. Berkeley Lab | Μπορεί να είναι χαμηλή ή υψηλή ανάλογα με τη στρατηγική λειτουργίας· η αποκλειστική ιδιοκατανάλωση μπορεί να προσφέρει σχεδόν μηδενική αξία. Berkeley Lab |
| Ανθεκτικότητα | Περιορισμένη σε διακοπές ρεύματος, εκτός αν προστεθεί ειδικός εξοπλισμός. PNNL | Καλύτερη ανθεκτικότητα χάρη στην αποθηκευμένη ενέργεια για εφεδρική χρήση. PNNL |
Ερευνητικά συμπεράσματα
Τα φωτοβολταϊκά με μπαταρία δεν είναι πάντα καλύτερα από τα απλά φωτοβολταϊκά. Το πλεονέκτημά τους είναι υπό όρους: προσφέρουν μεγαλύτερη οικονομική αξία όταν τα τιμολόγια ανταμείβουν την ευελιξία, όταν οι εξαγωγές είναι υποτιμημένες και όταν η εφεδρεία ή η ποιότητα ισχύος έχουν σημασία για τον χρήστη. NREL
Το ενδιαφέρον της Eletoyia Photovoltaics εστιάζεται ακριβώς σε αυτό: πότε η αποθήκευση σε μπαταρία προσθέτει μετρήσιμη αξία και πότε απλώς προσθέτει κόστος. Η έρευνα υποδεικνύει τόσο οφέλη όσο και περιορισμούς, ανάλογα με το λειτουργικό και ρυθμιστικό πλαίσιο. NREL
Συχνές ερωτήσεις
- Προσθέτοντας μια μπαταρία, γίνεται πάντα η ηλιακή ενέργεια καλύτερη επένδυση;
- Όχι. Έρευνες του NREL δείχνουν ότι το όφελος εξαρτάται από τις συνθήκες: οι μπαταρίες αυξάνουν την οικονομική αξία όταν τα τιμολόγια ανταμείβουν την ευελιξία, όταν η εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας πληρώνεται λιγότερο από την τιμή λιανικής και όταν η εφεδρική ισχύς έχει σημασία. Αντίθετα, προσφέρουν λιγότερα με ισχυρό ενεργειακό συμψηφισμό.
- Πώς αλλάζει μια μπαταρία την αξία ενός φωτοβολταϊκού συστήματος;
- Η μπαταρία αποθηκεύει την πλεονάζουσα ενέργεια του μεσημεριού και την απελευθερώνει αργότερα, αυξάνοντας την επιτόπια κατανάλωση και μειώνοντας τις εξαγωγές. Αυτό δεν σημαίνει αυτόματα ότι τα φωτοβολταϊκά είναι «καλύτερη επένδυση», αλλά ότι γίνονται πιο ευέλικτα — και αυτή η ευελιξία έχει μεγαλύτερη αξία σε συγκεκριμένα τιμολογιακά σχήματα.
- Αξίζει μια μπαταρία μόνο για ηλιακή ιδιοκατανάλωση;
- Σύμφωνα με μελέτη του Berkeley Lab σε 1.800 νοικοκυριά των ΗΠΑ, η αποθήκευση για αποκλειστική ιδιοκατανάλωση εξοικονομούσε περίπου $20 έως $30 ετησίως ανά kWh χωρητικότητας, χωρίς σχεδόν καμία αξία για το δίκτυο. Με κόστος μπαταρίας $700 έως $1,300 ανά kWh, η ιδιοκατανάλωση από μόνη της δεν ήταν συμφέρουσα. Η επένδυση γίνεται πιο ελκυστική όταν η μπαταρία προσφέρει επιπλέον εφεδρεία, αρμπιτράζ, μείωση αιχμής ή υπηρεσίες προς το δίκτυο.