Solar Shingles 101: A Homeowner's Guide

Οι ιδιοκτήτες σπιτιού που σκέφτονται να επωφεληθούν από την ηλιακή ενέργεια για να κάνουν το δικό τους μέρος για το περιβάλλον, δίνουν πίσω στο κοινότητα, και να εξοικονομήσουν τον λογαριασμό του ηλεκτρικού τους θα πρέπει οπωσδήποτε να εξετάσουν τα ηλιακά βότσαλα, αλλά θα πρέπει επίσης να τα διαχειριστούν προσδοκίες. Θεωρητικά, αντικατάσταση της υπάρχουσας στέγης σας με μια σειρά από μικροσκοπικές ηλιακές γεννήτριες φαίνεται σαν κάτι το απίθανο, αλλά είναι σημαντικό να θυμάστε ότι τα φωτοβολταϊκά (PV) έρπητα ζωστήρα αντιπροσωπεύουν μια τεχνολογία που είναι ακόμα πολύ σε εξέλιξη φάση. Άλλωστε, είναι διαθέσιμα μόνο σε οποιαδήποτε μορφή από το 2005.

Μπορεί να απογοητευτείτε, για παράδειγμα, αν περιμένετε η ηλιακή οροφή σας να μοιάζει με συμβατική. Σίγουρα, αν τα χρήματα δεν είναι αντικείμενο, μπορείτε να εγκαταστήσετε την ηλιακή οροφή Tesla, η οποία είναι το χρυσό πρότυπο στη σημερινή αγορά και το κάνει μοιάζει με στέγη από βότσαλα, αλλά για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να ξαναχτίσετε ολόκληρη τη στέγη σας και το κόστος μπορεί να είναι απαγορευτικό υψηλός. Πολλές λιγότερο δαπανηρές εναλλακτικές λύσεις που μπορούν να ενσωματωθούν με συμβατικά υλικά στέγης μοιάζουν λιγότερο με στέγες και περισσότερο με συμβατικούς ηλιακούς συλλέκτες που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με το κατάστρωμα της οροφής.

Επιπλέον, μπορεί να απογοητευτείτε αν η στέγη σας δεν είναι καλή υποψήφια για ηλιακούς έρπητα ζωστήρα. Διαφορετικός ηλιακούς συλλέκτες, ο έρπητας ζωστήρας δεν μπορεί να προσαρμοστεί για να βλέπει τον ήλιο, επομένως, εκτός εάν ένα σημαντικό τμήμα της στέγης σας είναι ήδη στραμμένο προς τον ήλιο, τα ακριβά ηλιακά σας έρπητα ζωστήρα θα έχουν χαμηλή απόδοση. Για να έχετε μια σαφή ιδέα για το εάν τα ηλιακά βότσαλα είναι μια καλή επένδυση για εσάς, πρέπει να γνωρίζετε τι είναι και πώς διαφέρουν από τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ.

Τι είναι τα ηλιακά έρπητα ζωστήρα;

Τα ηλιακά βότσαλα και τα ηλιακά πλακίδια — ένα σχετικό προϊόν — είναι βασικά μίνι φωτοβολταϊκά πάνελ. Το μέσο μέγεθος είναι περίπου 12 ίντσες πλάτος επί 86 ίντσες μήκος — παρόμοιο σε πλάτος με ένα ασφάλτινο βότσαλο — και μια τυπική διάταξη προσθέτει περίπου 13 λίβρες ανά τετραγωνικό πόδι βάρους στην οροφή. Κάθε βότσαλο ή πλακίδιο παράγει από 13 έως 63 watt ανάλογα με τον τύπο, επομένως μια πλήρης σειρά 350 μονάδων που καλύπτουν μια ολόκληρη στέγη θα μπορούσε ενδεχομένως να παράγει από 4,5 έως 22 kW (κιλοβάτ) ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία είναι υπεραρκετή για την τροφοδοσία των περισσότερων μονοκατοικιών με επιπλέον εφεδρεία και την πώληση στην εταιρεία ηλεκτρισμού (όπου αυτή η επιλογή είναι διαθέσιμος). Ακόμη και μια μερική σειρά από 100 έρπητα ζωστήρα υψηλής απόδοσης που καταλαμβάνουν περίπου 700 τετραγωνικά πόδια στο νότιο τμήμα της οροφής θα μπορούσε να παράγει 6 kW.

Τα ηλιακά βότσαλα μπορούν να είναι τόσο εύκαμπτα όσο τα ασφάλτινα ή άκαμπτα όπως τα ηλιακά πάνελ ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους. Το ημιαγώγιμο υλικό στα πιο εύκαμπτα είναι ένας συνδυασμός χαλκού, ινδίου, γαλλίου και σεληνίου γνωστού ως CIGS, ενώ τα πιο άκαμπτα έχουν ηλιακά κύτταρα κατασκευασμένα από μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, τον ίδιο ημιαγωγό που χρησιμοποιείται στους υπολογιστές πατατάκια. Τα έρπητα ζωστήρα CIGS μετατρέπουν το 10 έως 12 τοις εκατό της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ τα πιο αποτελεσματικά έρπητα ζωστήρα πυριτίου έχουν απόδοση μετατροπής 15 έως 20 τοις εκατό.

Δεν είναι κάθε ηλιακή οροφή πλήρως καλυμμένη με φωτοβολταϊκά βότσαλα — αυτό είναι κάτι σαν εξιδανίκευση, παρόλο που είναι δυνατό με τα συστήματα Tesla ή Luma. Είναι συνήθως πιο οικονομικό να τοποθετήσετε ηλιακά πλακάκια στέγης ή βότσαλα σε ένα τμήμα της οροφής και να τα ενσωματώσετε με τη συμβατική στέγη. Το σύστημα στέγης Apollo II από τα ηλιακά βότσαλα CertainTeed και Suntegra είναι δύο παραδείγματα συστημάτων που έχουν σχεδιαστεί για αυτήν την εφαρμογή. Η ισχύς εξόδου είναι μικρότερη από ό, τι θα ήταν αν εκμεταλλευόσασταν ολόκληρη την επιφάνεια της οροφής σας, αλλά μπορεί να είναι αρκετή για να καλύψει τις ενεργειακές σας ανάγκες και να εξαλείψει τον λογαριασμό ηλεκτρικού ρεύματος.

Τι περιλαμβάνει η εγκατάσταση;

Η εγκατάσταση ενός συστήματος ηλιακής στέγης δεν είναι ένα έργο DIY. Ο ανάδοχος που προσλαμβάνετε πρέπει να έχει εμπειρία στην εγκατάσταση ηλιακών βότσαλων και κατά προτίμηση να έχει πιστοποίηση από το North American Board of Certified Energy Practitioners. Επειδή α εγκατάσταση ηλιακής ενέργειας ζητά ηλεκτρικές συνδέσεις, ορισμένες πολιτείες απαιτούν άδεια ηλεκτρολόγου και άλλες πολιτείες, όπως η Καλιφόρνια, απαιτούν άδεια φωτοβολταϊκών συμβάσεων. Η επιλογή του προγράμματος εγκατάστασης είναι ζωτικής σημασίας και θα πρέπει να ελέγχετε προσεκτικά τις αναφορές και τις βαθμολογίες αξιολόγησης πελατών προτού δεσμευτείτε να εργαστείτε με ένα.

Σε αντίθεση με τους ηλιακούς συλλέκτες, που μπορεί να είναι τοποθετείται πάνω σε υπάρχουσα στέγη, τα ηλιακά βότσαλα και τα πλακάκια είναι πιο οικονομικά όταν τοποθετούνται ως μέρος ενός νέου σύστημα στέγης. Η Tesla προσφέρει το πιο ολοκληρωμένο σχέδιο και θα σχεδιάσει και θα κατασκευάσει μια ολόκληρη νέα οροφή ως μέρος της εγκατάστασης, κάτι που είναι ένας λόγος που η ηλιακή οροφή της εταιρείας είναι η πιο ακριβή στην αγορά. Ωστόσο, για τον ιδιοκτήτη σπιτιού που συνειδητοποιεί το σχεδιασμό, ακόμη και η κορυφαία εκτίμηση των 100.000 δολαρίων μπορεί να μην αποκλείεται επειδή το Tesla Η οροφή, όπως και το ηλεκτρικό όχημα Tesla, είναι το πιο κομψό προϊόν του είδους του στην αγορά, αν και η διαθεσιμότητά του παραμένει κάπως άπιαστος.

Άλλα προϊόντα, όπως το σύστημα Apollo II, δεν απαιτούν απαραίτητα τροποποιήσεις της οροφής δομή, αλλά πρέπει να εγκατασταθούν σε γυμνά καταστρώματα, και αυτό απαιτεί αφαίρεση της υπάρχουσας στέγης κάλυμμα. Αν και τα βότσαλα έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν ως κάλυμμα στέγης, έχουν ηλεκτρική καλωδίωση που πρέπει να ενσωματωθεί στην εγκατάσταση και διαθέτουν κουφώματα με ειδικό φλας σχεδιασμένο να δένει σε συμβατικά υλικά στέγης. Η καλωδίωση τροφοδοτείται μέσω της οροφής σε έναν μετατροπέα, ο οποίος μετατρέπει το ρεύμα συνεχούς ρεύματος που παράγεται από τα πάνελ σε ρεύμα AC που χρησιμοποιείται από το οικιακό ηλεκτρικό σύστημα. Μια εγκατάσταση Tesla περιλαμβάνει ένα Powerwall, το οποίο συνδυάζει έναν μετατροπέα με την αποθήκευση μπαταρίας.

Λόγοι για να εγκαταστήσετε Solar Shingles

Εάν είστε έτοιμοι να τροφοδοτήσετε το σπίτι σας με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από τον ήλιο, έχετε την επιλογή να εγκαταστήσετε ηλιακούς συλλέκτες ή ηλιακούς έρπητα ζωστήρα/πλακάκια. Οποιαδήποτε μεγάλη ηλιακή εγκατάσταση πληροί τις προϋποθέσεις για φορολογικά κίνητρα, όπως η πίστωση φόρου 26 τοις εκατό (υπό την προϋπόθεση ότι θα ενεργήσετε πριν από το τέλος του 2022 όταν μειώνεται στο 22 τοις εκατό) καθώς και άλλες εκπτώσεις από την τοπική κυβερνήσεις. Τα ηλιακά βότσαλα προσφέρουν αυτά τα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ηλιακά πάνελ:

• ​Χαμηλό προφίλ:Αντί να κολλάνε επιβλητικά πάνω από την οροφή, τα ηλιακά βότσαλα αποτελούν μέρος του καλύμματος της οροφής και είναι διακριτικά αν όχι αόρατα.
  
• ​Ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες:Σε αντίθεση με τα ηλιακά πάνελ, τα οποία λειτουργούν σαν πανιά στους δυνατούς ανέμους και μπορούν να σχιστούν μακριά από τις βάσεις τους, η ηλιακή τα έρπητα ζωστήρα μπορούν να αντέξουν τους ανέμους με δύναμη τυφώνα καθώς και το χαλάζι (τα παραδοσιακά πάνελ είναι επίσης ανθεκτικά στο χαλάζι υλικές ζημιές).
  
• ​Διπλή λειτουργία:Εκτός από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τα ηλιακά βότσαλα παρέχουν επίσης ένα κάλυμμα στέγης. Εάν η υπάρχουσα στέγη σας είναι παλιά και χρειάζεστε αντικατάσταση στέγης, μπορείτε να πιάσετε δύο πουλιά σε έναν κουβά επιλέγοντας έρπητα ζωστήρα πάνω από πάνελ.
  
• ​Χαμηλή συντήρηση:Τα ηλιακά έρπητα ζωστήρα μπορούν να διαρκέσουν 25 έως 30 χρόνια με ελάχιστη συντήρηση. Η Tesla όριζε προηγουμένως την περίοδο εγγύησής της ως "άπειρο", αλλά έκτοτε την υποβάθμισε σε 25 χρόνια. Άλλα προϊόντα φέρουν παρόμοιες εγγυήσεις.

Υπάρχει πάντα ένα μειονέκτημα

Τα ηλιακά έρπητα ζωστήρα είναι πιο οικονομικά αποδοτικά όταν τοποθετούνται σε απλές στέγες με αρκετή έκθεση στον ήλιο. Το κόστος εγκατάστασης αυξάνεται και η παραγωγή ενέργειας μειώνεται σε σύνθετες στέγες με προεξοχές, θυρίδες και άλλα χαρακτηριστικά που σκιάζουν άλλα μέρη της οροφής. Εκτός από αυτό, τα ηλιακά βότσαλα μπορεί να μην μπορούν να λειτουργήσουν ως κάλυμμα στέγης σε στέγες με μικρές κλίσεις. Το σύστημα Apollo II, για παράδειγμα, έχει σχεδιαστεί για κλίσεις στέγης 4:12 ή μεγαλύτερη. Επιπλέον, ο έρπητας ζωστήρας ή τα πλακάκια δεν μπορούν να κοπούν ή να αλλοιωθούν με κανέναν τρόπο, έτσι εάν μια υδραυλική εγκατάσταση ή αερισμός εξάτμισης τέμνει το τμήμα του στέγη στην οποία θέλετε να τα εγκαταστήσετε, θα πρέπει να μετακινήσετε τον σωλήνα ή τον εξαερισμό, γεγονός που αυξάνει το κόστος των ηλιακών έρπητα ζωστήρα εγκατάσταση.

Η απόδοση των ηλιακών κυψελών είναι ένα άλλο πράγμα που πρέπει να έχετε κατά νου. Ακόμη και τα υψηλής ποιότητας ηλιακά βότσαλα είναι προς το παρόν λιγότερο αποδοτικά από τα ηλιακά πάνελ, αλλά αυτό μπορεί να μην είναι να είναι αλήθεια για πολύ, λαμβάνοντας υπόψη ότι τα ηλιακά έρπητα ζωστήρα αντιπροσωπεύουν μια νέα βιομηχανία που εξακολουθεί να υπάρχει αναπτηγμένος. Η Tesla χρησιμοποιεί τώρα χαλαζία αντί για πυρίτιο στην κατασκευή των έρπητα ζωστήρα της και η εταιρεία ελπίζει ότι αυτό θα ενισχύσει απόδοση πέρα ​​από το τυπικό 15 έως 18 τοις εκατό για τα ηλιακά πλακίδια, αν και τα δεδομένα που επιβεβαιώνουν τη βελτιωμένη απόδοση δεν είναι ακόμη διαθέσιμος. Αντίθετα, τα ηλιακά πάνελ είναι συνήθως 22 έως 23 τοις εκατό αποδοτικά.

Διαχείριση Κόστους Εγκατάστασης

Επειδή μια εγκατάσταση DIY δεν αποτελεί επιλογή, το κόστος εγκατάστασης ενός ηλιακού συστήματος βότσαλου περιλαμβάνει το κόστος εργασίας καθώς και το κόστος του έρπητα ζωστήρα, του μετατροπέα, των καλωδίων και του εξοπλισμού στερέωσης και εξαρτώνται όχι μόνο από τη μάρκα του συστήματος που επιλέγετε αλλά και από το εργολάβος. Η Tesla εκτιμά ότι το κόστος εγκατάστασης για τα προϊόντα της είναι περίπου 22 $ ανά τετραγωνικό πόδι, το οποίο, όπως πιθανότατα μαντέψατε, είναι σε εξαιρετικά υψηλό επίπεδο. Μια πλήρης εγκατάσταση ηλιακής οροφής Tesla κοστίζει από 70.000 $ έως πάνω από 100.000 $ ανάλογα με το μέγεθος και την πολυπλοκότητα της στέγης.

Η εγκατάσταση προϊόντων από άλλους κατασκευαστές, όπως Suntegra, Luma, CertainTeed ή RGS Energy (πρώην Dow) κοστίζει κατά μέσο όρο 15.000 $ έως 20.000 $. Αυτό δεν περιλαμβάνει κανένα φορολογικά κίνητρα ή εκπτώσεις, τα οποία αφαιρούνται από το συνολικό κόστος. Ωστόσο, είναι δύσκολο να καθοριστεί ένα εύρος κόστους που ισχύει καθολικά, δεδομένου ότι εμπλέκονται τόσες πολλές μεταβλητές, όπως:

• Πολυπλοκότητα στέγης
• Κόστος προϊόντος
• Συνολική επιφάνεια του πίνακα
• Τοπικό κόστος εργασίας

Η καλύτερη στιγμή για να εγκαταστήσετε ηλιακούς έρπητα ζωστήρα είναι όταν χρειάζεστε μια νέα στέγη, οπότε αν έχετε δεσμευτεί να το κάνετε αυτό ούτως ή άλλως, μπορείτε να αφαιρέσετε μέρος του κόστους μιας συμβατικής εγκατάστασης στέγης από το κόστος της προσθήκης ηλιακού. Δεδομένου ότι μια αντικατάσταση στέγης κοστίζει 5.000 $ έως 10.000 $ κατά μέσο όρο, η αντιστάθμιση κόστους που παρέχεται από την ηλιακή περιοχή μπορεί να είναι σημαντικό και το συνολικό κόστος γίνεται ακόμη πιο λογικό αφού αφαιρέσετε τις πιστώσεις φόρου και κίνητρα.