2014年6月13日 星期五

6/26更新,太陽能的發電效益計算

太陽能光電能不能省電?

很多人會告訴你說:太陽能還有很長的路要走。

我原本也相信這樣的說法,因為太陽能發電的建置成本頗高,還沒省到電費,荷包得先大失血。

不過因為我服務的學校安裝了太陽能,有了對照參考的機會,也能更清楚認識太陽能的運作原理,加上太陽能面板價格崩盤,可以平價買到太陽能板,讓我有了安裝屋頂太陽能發電的念頭。


學校屋頂的太陽能發電系統,建置容量是19.78KW,太陽能監測網頁

因為學校的用電量就極為龐大,平日的即時用電大約就在 80~90KW之間,因此為了減低建置費用,捨棄了儲電系統、售電系統,而直接將白天所發的電併聯到教室用電之中,晴天時,太陽能一天的發電約佔學校的六分之一。 (學校用電一天約700KWH,太陽能一天發電量可達 130KWH)  學校用電即時監控

既然有參考的系統,當然就要先分析自家的用電情形,因為目前台電的電表還是機械式的電表,無法將數據記錄下來,只好自行紀錄了(點圖可以放大看仔細)

先看4月30日,典型的用電狀況,白天上班上學時,家中基本的冰箱(大冰箱+行動冰箱)、三台不關機的電腦(iMac + MacMini + NAS(4顆硬碟))、網路裝置(中華光世代小烏龜、DLINK IP分享器、無線AP)、抽水馬達等的耗電。一天約耗3度電。

再看5月5日,安裝好太陽能隔日,白天的用電僅剩2度。依學校的太陽能發電度數推算我家的太陽能應該有0.56度的發電量(當天是陰天)。

然後是5月8日,這天天氣晴朗,學校的太陽能有93.5度的發電量,推算我家的太陽能有2.31度,看電表記錄當天白天耗電1度。


5月29日,這時候開始更勤勞了,每天跑上跑下的去記錄太陽能併網機本身的儀表跟熱泵的專用電表。當天學校太陽能發電30.4度,是陰天,推算我家太陽能發0.75度,但實際記錄僅有0.6度,當天有用定時器讓地下室的AOC除濕機運轉3小時(約耗去 5.26/24*3=0.66度),當天熱泵耗電1.05度,稍稍計算一下

      平日耗電3度+熱泵1.05度+除濕機0.66度-太陽能0.6度=4.11

沒錯,算是符合當天台電電表的4度用電。




再用6月13日的紀錄來計算,當天學校太陽能發電112度,是晴朗炎熱的天氣,地下室除濕機一樣讓它運轉3小時。

      平日用電3度+熱泵用電1.3度+除濕機0.66度-太陽能2.3度=2.66

當天台電電表記錄到3度的用電,也是很接近了(因為台電電表無法觀察到小數點以下度數)。

結論:
5月4日裝上太陽能板之後,白天的用電度數就有明顯下降,假日沒出門的話,用電度數當然還是有增加。

併聯機就這樣簡單裝著,能板的電力進入併聯機,轉成AC220V(併聯機會自動偵測台電的頻率,調整成同步,並且自動將本身電壓提高約2V,所以實際上輸出電壓是226~228之間),併入冷氣插座,這樣家中的電器就會優先用掉併聯機的電。

5月13日安裝了熱泵,固定在每天的上午9:30啟動,11:30關機,中間大約運轉1.5小時就已經將儲水桶加熱到48度而停止,這樣大約消耗1~1.3度電。


熱泵主機


300公升熱水桶


熱泵專用的瓦時計電表

5月26日起用定時器固定在每天的上午11:30開動一台消耗功率430瓦的AOC除濕機,一方面是因為地下室比較潮濕,一方面也是讓太陽能的多餘電力有地方消耗。

為什麼要消耗多餘電力?

因為台電吃人夠夠!

看看以下的影片,

沒有太陽能電力的時候,台電的電表是正常的在轉動。


太陽能電力併聯時,電表的轉盤速度明顯變慢。


當太陽能電力在300W左右時,電表轉盤可能呈現停止狀態。



如果太陽能電力輸出超過400W以上

那麼電表的轉盤就會是倒轉的


可能您會覺得轉盤倒轉了,很好啊!

可是這個機械電表可恨的地方在於它有防逆設計,當轉盤倒轉到越過止逆點之後,上面的表針一樣是會前進累計度數的,意思就是我家的太陽能電力太多了,自己家裡用不完,倒流經過電表,流進了鄰居家裡給他用,可是鄰居用電,電費卻算我家的!

這樣你還會高興嗎?

結論:

太陽能光電確實可以減低家庭對台電用電的依賴,但是要完全擺脫台電,很難!因為夜間的用電就必須另外建置一套儲電系統,但儲電系統的建置費用很可能高於太陽能光電,因此換個角度想,台電每個月330度以下的電費是便宜的,為何不用?我想要省的,是超過330度以上的電費,如果每個月把330度以上的用電度數減少60度,那就是省下
          4.39x60=263元

但是這樣直接省電費的效益還不足以讓我動手裝上太陽能,直到我計算天然氣的費用之後,我才想到搭配熱泵來省天然氣費,這才是我認為有效益的作法,提供各位參考。

2014年6月11日 星期三

還未成氣候,為什麼要搞太陽能光電?

  先說結論,我玩太陽能光電不是要省電費,要從節省的電費回收太陽能的成本,很難!但是把小小的太陽能發電用來燒熱水所省下的瓦斯費,很可觀!

  正文開始。

  以前,我說三年以前,一般自用住宅的水、電、天然氣帳單,我猜想很多人都沒有特別去注意吧!
  我家從2006年開始每筆家用都記帳,2006年四月份的水費489元,天然氣1,120元,五月份電費2,269元。
  2014年四月份水費708元,天然氣2,426元,五月份電費2,862元,水費、天然氣對比電費的增加幅度,其實是遠遠高出很多很多。
  水費的部份先不討論,天然氣目前受「欣」字公司的宰制,價格由它,若你家都用天然氣炊煮、燒熱水,那你知道天然氣的能源價格遠遠超過電費嗎?沒有算過的人大都認為用電會很貴,所以今天我抽空寫這篇,好好來計算一番。

  首先先來看瓦斯爐部分(看不清楚的話請點圖片放大)


  上面是隨便找一個常見品牌的瓦斯爐規格表,上面有天然氣消耗量 11KW,意指兩個爐一起開,每小時最大消耗掉相當於 11KW 熱值的天然氣。
  那麼天然氣的熱值又要怎樣換算成消耗量(度數)?看圖

    電力 1KW的熱值為860仟卡,上述瓦斯爐每小時消耗11KW熱值,相當於
          860X11=9460仟卡

  而天然氣(NG1)每度熱值9,000仟卡,換算一下瓦斯爐每小時要消耗 
          9460/9000=1.05度的天然氣

  天然氣價格(NG1)目前一度是 21.19元,所以兩口爐全開一小時就會燒掉
          21.19x1.05=22.25元

  大約推估我家每天煮飯半小時,有時大火、有時小火,所以取平均用中火,再換算一下,
          22.25x0.5(時)x0.5(中火)=5.56元

 煮一餐要花費天然氣5.56元

  再來算熱水器。(看不清楚的話請點圖片放大)


  這是我家櫻花牌數位溫控12公升的型號,每小時消耗26.1KW熱值,套用上述算法,每小時要消耗
          860x26.1/9000=2.5度的天然氣,約是 21.19x2.5=53元

  我家四口人,洗澡時平均每個人會讓熱水器燃燒9分鐘,總共是36分鐘,也就是0.6小時,好,一天約消耗天然氣
          53x0.6(時)=31.8元。  好樣的!一家四口一天洗澡的熱水燃料費就要31.8元!

  得出以上數字之後來推估一下跟實際的費用是不是接近, 煮飯的部份每週大約會煮7餐,洗澡是天天洗,每個月的天然氣費推估
          7x4x5.56+30x31.8=1,109元

非常接近!兩個月收費一次大約2,200元。

  所以,天然氣真的非常非常貴,貴到稍微一算就會嚇到我!

  當務之急,先換掉熱水器。因為不換掉,未來五年光是洗澡熱水就要花掉
          5x365x31.8=58,035元

  換什麼來燒熱水呢?我把目光移向了熱泵!

  熱泵不是新東西,CNS早就制定標準了,只是很少打廣告,加上初期建置費用較高,裝的人少,所以一般人在選擇熱水器時比較不會在腦海中出現熱泵這個選項。所以,相關資訊請自己爬爬網路吧!

  以下以我實際安裝使用的狀況來分析,熱泵主機將300公升約28度的水加熱至48度,大約消耗1.1~1.2度電力,但是上面的表告訴我們1度電只有860仟卡的熱值,怎麼可能加熱這麼大桶的水?關鍵在熱交換,熱泵主機從空氣中吸取熱能交換到水裡面,使水溫提高,而不是直接取用電能去轉換熱能。

 再以電價來計算,目前夏季電價由2.1~5.4元(我家會用到的區間),取平均一度 3.75元,那我們一家四口一天洗澡所需的熱水花費
          1.2x3.75=4.5元

  是不是遠低於使用熱水器的 31.8元?
  但不是每天都夏季電價,非夏季區間是2.1~4.5元,取平均3.3,再與夏季3.75平均,約每度3.5元。
  以目前電價推估熱泵用五年的話,取長期平均每天消耗2度電,
          5x365x2x3.5=12,775元

是不是真的遠低於瓦斯熱水器的能源費用?

有同事提問說:電價以後一度漲到8元的時候呢?
好問題!
電價1度都漲到8元了,那你想到時候天然氣會漲到1度幾元?

前面說過,水、天然氣都被宰制,我們根本沒有替代的選擇,但是電可以,不管你要裝風力、水力、太陽能甚至是人力,我們有辦法自己產電。所以我選擇自家屋頂架設太陽能光電板。

從5/4裝太陽能板到今天,梅雨季陰雨不定,又不是最好的位置角度(因為我家屋瓦要全部拆掉換琉璃鋼瓦,之後才能裝到最佳發電位置),好歹到今天也已經發電50度了,平均下來每天都有1.35度的電力可以供給熱泵運轉,換句話說,我家現在洗澡的熱水就靠太陽能發的小小電力就足夠了,等於是初期成本投入之後,未來都不必再花熱水的能源費用

又有同事問說:為何不直接裝太陽能熱水器就好?
這也是好問題。

第一:我家的屋頂不適合裝太陽能熱水器,看下圖應該就能明白。

第二:在北部裝太陽能熱水器,效益不高。因為冬天比較需要熱水時,偏偏陽光日照不足,還得動用到電力加熱,而夏天日照充足的季節卻是熱水用量較低的時候,每天都有滿滿的熱水卻用不完也是另一種浪費。

第三:太陽能熱水器都需要裝在戶外風吹日曬雨林,集熱板當中有水循環管道,很多案例是水道生鏽腐蝕,例如這篇

1KW太陽能光電建置約花費24,000元,加上熱泵約50,000元,若是以現在的天然氣價格,大約5年7個月就可以從天然氣的費用省回來,如果電費、天然氣再持續漲價,那回收的時間會更短。

PS. 太陽能光電板20年壽命約還有80%,熱泵目前有網友安裝8年零維修。

熱泵主機

300公升的熱水桶


熱泵5月17日起的用電度數(起始度數1.2),25天,平均一天1.13度。



2014年5月4日 星期日

家用太陽能光電併聯機

  因為去年先在露營車頂上裝了100W*2的單晶太陽能板,它的發電效率居然超乎我的預期,因此一直想著要在家中的屋頂上也裝個幾片,把電力併入家中的用電,最起碼把家中的用電度數控制在第二級電價以內,例如我家夏季的用電度數是兩個月800度,那扣掉660度還有140度要以每度4.39元計算,電費是614.6元。如果太陽能板可以把這6百多元省下來,那就是我最原始的目的了。


這次跟同事一起買了8片250W太陽能板,一人四片合計有1000W,另外經過網路爬文,確認四片串連轉220V AC併聯家中用電是最有效率的方式。於是乎訂了新博源 DC115~165轉AC 220 1200W的併聯機。

包裝箱。

箱子右側

箱子左側

開箱,尺寸對照。

機器整體外觀

正面視窗特寫

機器頂部

機器底部
左側AC OUTPUT是三孔插座,最上方為接地,左右兩腳是火線。

機器背部,一個散熱風扇

所附的AC 輸出線,綠線為接地,連接座是防水的

  先接上AC輸出的線,我是直接插上冷氣插座,再把太陽能板引入室內的+、-極接上併聯機,併聯機就會自動開機了。


  經過約10秒的偵測、同步,顯示機器本身的狀況。

  接著會自動切換到工作狀態。今天是陰雨天,而且能板也還沒裝設到最佳位置,就已經有289W的出力,還真的超乎我的預期。

  等過些時日屋頂的文化瓦整修工程完畢,將能板裝設到規劃位置上,再來發佈相關的狀況。

2014年1月28日 星期二

台南三日行,第三天

德元埤本來是由柳營當地望族劉德元在民國前廿年(1891)為造福鄉民獨資築造,所以當地人以德元命名,位於柳營區東南方約2公里處,海拔7公尺,其珊瑚狀之水域猶如荷蘭的水陸特色,另外,鄰近的柳營區更是臺灣主要酪農產業區,恰好與荷蘭的農業性質類似,因此原臺南縣政府以荷蘭農村風格為主題,打造德元埤成為適合休閒遊憩的生態休閒園區。園區內規劃了露營區烤肉區生態池放牧區等景點設施,並特地從荷蘭海運引進原汁原味的純風力運轉VAGGS荷蘭風車,更仿造名畫家梵谷故鄉-荷蘭,以自然純樸之建築特色,建造了梵谷橋紅磚橋等橋樑,景色優美引人入勝美不勝收。 

晨間薄霧中的景色。






園區嚴格來講雖然不大,但是好歹有帶小折,騎著逛逛吧!


風車的介紹解說。

附近農家自備的膠筏,雖不似水墨畫中的孤舟蓑笠翁,但也頗融入湖光水景中。

坐著遙望對岸的倒影,有時間停頓的感覺。


園區的步道上種著小葉欖仁,等到樹蔭變大了,應該會是一個怡人的休閒地。

透過賞鳥小屋的窗、門往外看,框住景,別有不同感受。


仿荷蘭的運河設計,在這邊望著就好像時間定格一樣。

近中午時分,我們離開德元埤,往新營方向開,忽然想到過新營之後就是後壁,為何不去尋訪總舖師的後壁車站場景呢?

後壁車站在總舖師電影中只有取外觀,因為內部很多設施都已經現代化(例如:白鐵欄杆),因此不能入鏡。至於車站內的景則是在更北的南靖車站。

出現在電影中,阿霞送炒米粉給許仔的就是這個地方。

兩個出外打拼的年輕人就坐在這個窗口。

看完這些點,也該打道回府了,兩個兒子也脫疆兩天半,該去抓回家好好調教。
路過嘉義用了雞肉飯,買了方塊酥,便往台中開去,帶著意猶未盡的感覺,想著下回還要去哪些地方.....