图片来源:Riverdale NetZero项目
能源书呆子的更多思考
2013年3月28日更新
普通的新房子建造得如此糟糕，足以让一个环保主义者哭泣。
窗户的安装通常不考虑朝向。因此，南窗在冬季不能充分利用太阳能，而西窗则加剧了夏季过热。窗户通常安装在没有遮阳的墙壁上，即使在炎热的气候中也是如此。在对高性能窗户缺乏法律要求的情况下，建筑商经常选择u系数和太阳热增益系数(SHGCs)令人震惊的窗户。
在美国南部，空调管道系统仍然通常位于阁楼。大多数建筑商通过雇佣低价的分包商在墙钉之间填充玻璃纤维棒来实现墙体隔热。在美国，与瑞典不同的是，大多数新住宅在没有经过吹风机门测试的情况下就获得了入住许可。
建筑商不支付能源账单
然而，美国建筑商达到的低标准是可以理解的，甚至是合乎逻辑的。许多建筑商问自己，“为什么我要为泡沫护套付钱?”毕竟，建筑商不用支付取暖费——房主要支付。换句话说，建筑商和房主的利益并不一致。
建筑商和房主之间的这种利益分歧最好的解决办法是逐步提高我们的能源法规——目前的法规允许新房子严重漏水和绝缘不良。去年夏天，一个包括州长、市长和美国能源部在内的合作伙伴联盟聚集在明尼阿波利斯市，提议对能源法规进行修改，将新住宅的能源使用量减少30%。这项提议后来被否决了有力的游说由全国房屋建筑商协会发布。
现在你很沮丧……
幸运的是，一些有远见的建筑商已经开始实施具有成本效益的措施，以降低房主的能源成本，包括:
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21日的评论
所有可再生能源的电力房子
马丁，你觉得这个想法怎么样:用合理的热水太阳能系统把家里设计成零能耗。所有空间加热、冷却和补充热水均使用电热泵(地源或空气源)。使用电磁炉灶台做饭。然后放弃任何现场太阳能发电，而是加入当地公用事业公司的可再生能源项目。在我居住的地方，人们可以选择支付少量额外的费用来购买所有来自可再生能源的电力。这不是和净零一样好吗?毕竟，为什么不让公用事业公司生产具有巨大规模经济的可再生能源呢?
合理的方法
戴夫,
你的建议很有道理。房主最终得到了成本最低的房子，同时仍然避免了不可再生能源。
当它有意义的时候，PV是有意义的
PV当然具有成本效益。与其他效率升级方案相比，我们只需要确定它的成本效益。我所了解到的典型策略是实施效率改进(外壳升级、机械、选址等)，直到额外的效率成本等于安装PV的成本。在成本效益分析的这一点上，PV比其他效率选项更具成本效益。NREL的BEOpt软件(非市售)似乎是这样一个设计优化过程中非常有趣的工具。看看这个概述:http://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37733.pdf．
NREL的BEOpt
布伦南,
感谢你提到BEOpt，这对于任何考虑光伏或净零能耗房屋设计的人来说都是一个很好的工具。对于那些错过它的人，我在之前的博客中写过BEOpt:
//www.elsporta.com/blogs/dept/musings/equipment-versus-envelope
然而，关于PV的成本效益，你还是错了。虽然在某种程度上(在包括各种节能措施后)“光伏比其他效率选择更具有成本效益，”与电网供电相比，它并不具有成本效益，对大多数美国人来说，电网供电通常是没有任何麻烦的。
在未来，可能会发生两件事:
1.光伏组件可能会变得更便宜
2.电网供电可能会变得更加昂贵。
如果这两种情况中的一种或两种都发生了，PV的经济学当然会发生变化。
然而，我已经放弃了预测。早在1975年，我就开始预测能源成本的上涨，但我错的次数远远多于正确的次数。1980年，我买了第一个33瓦的Arco光伏组件，每瓦价格为8.33美元。当时，所有人都预测光伏价格将迅速下降到每瓦1美元。29年后的今天，电价徘徊在每瓦4.50美元左右。光伏发电仍然比电网供电贵得多。
苹果对橘子
Martin，我很感谢你的快速回复，很抱歉我错过了你之前关于BEOpt的文章。我一直无法下载或购买，你呢?我很想接触它，并试验它的功能。
另一方面，我同意光伏每千瓦时比电网供电更贵，但这如何影响到关于NZE Homes的对话?如果目标仅仅是生产一个非常高效的家庭，那么它可以在没有光伏的情况下经济有效地完成。
“成本效益”对我来说意味着这是一项回报符合投资者预期的投资。这并不是一个客观的数字，而是一个主观的数字。据我所知，唯一客观的“成本效益”定义是，物品应该在预期寿命内收回成本。我相信PV能够做到这一点。PV的投资回报率很低，可能低至1%或2%。但这是选择NZE结构时所选择的阈值。显然，除了货币回报之外，其他一些估值正在改变成本效益的规模。这是令人兴奋的事情。我只是不知道有任何其他解决方案达到NZE，因为杂项插头负载，电器等必须以某种方式考虑。
我同意
布伦南,
我同意你的分析。当你写道:“PV的投资回报率很低，可能低至1%或2%。但这是选择NZE结构时所选择的阈值。显然，除了货币回报之外，其他一些估值正在改变成本效益规模，”你基本上是在说光伏系统不划算，但任何建造净零能耗房屋的人都愿意选择非常昂贵的电力来源，因为“这是令人兴奋的东西”。正确的。这并不划算，但很令人兴奋。
就目前而言，这一切都很好。如果富裕的美国人想选择一种昂贵的电力来源，因为它令人兴奋，没问题。但是，当我们的政府制定税收激励和退税政策，以支持中产阶级和上层阶级美国人在家中安装光伏系统时，这就提出了一个政治问题:这是最好的投资吗?或者在能源效率方面是否有其他投资可以产生更好的回报?
我刚刚给帮助开发BEopt的NREL工程师之一Ren Anderson发了一封电子邮件，询问BEopt软件是否可用。他说了什么我会告诉你的。
网格和NZE不能混合
非常感谢联系NREL的Ren，我一直在搜索，但无法找到BEopt下载。然而，阅读他们关于它的论文(包括与软件接口的说明)似乎表明情况并非如此。
我完全同意你的观点，对光伏安装存在更大的激励正在扭曲市场。这可能与政府对进一步市场渗透和光伏研发的兴趣有关，而不仅仅是其当前的经济或环境价值。如果那些构建这些信用的人完全没有意识到PV安装带来的低回报，我会感到惊讶……也许我太天真了。不过，我们的钱当然可以花得更有效率。但哪些税收抵免明确支持NZE建设?
我想我的总体观点是，除非考虑到其他情感估值、研发需求或市场转型目标，否则NZE住宅是不划算的。我不会把PV作为问题的目标。NZE的概念本身就意味着站点发电或其他一些抵消，是对站点能源使用的解释。一般来说，这不能来自电网供电，除非是由公用事业公司可持续地发电……不太可能。所以，我不认为电网能源的价格可以作为成本效益比较的因素。这是一个不公平的比较，因为它的使用几乎肯定会创造一个非nze的家。
我很高兴和你讨论这些问题。互联网显然可以促进高质量、有趣的讨论。谢谢你的帖子，我期待着听到任有什么要说的。
我想我们得耐心点
布伦南,
以下是Ren Anderson对我BEOpt问题的回答:
“你好马丁。
很高兴接到你的电话。我们还没有发布版本——明年应该就能发布了。”
听起来我们在这些问题上达成了一致。显然，如果目前对光伏的投资能够带来研发突破，从而降低光伏的成本，我们最终都将受益。让我们希望事实证明是这样。
PV是普锐斯，效率是自行车
以下是我的总结:太阳能发电和“净零能源”令人兴奋，但需要大量资金，是一项糟糕的投资;对大多数人来说，超级高效和减少消耗并不是很令人兴奋，但这是对资本最合理的使用，也是可持续能源使用最可实现的目标，在可预见的未来也是如此。
光伏就像买一辆普锐斯;效率就像骑自行车。驾驶普锐斯很容易，令人兴奋，而且相对昂贵。骑自行车很辛苦，很平凡，而且相对便宜。这种自行车不仅便宜，而且技术含量低，几乎不会出故障，只需最少的维护就能使用一辈子，相当于每加仑汽油行驶2000英里。就像好的窗户，好的隔热，气密的细节，好的节能设计。所以这取决于一个人的目标是什么。
但我仍然有一个问题:为什么公用事业不能可持续地发电?如果政府可以激励房主在屋顶上安装太阳能板，那么他们就可以激励公用事业公司生产可持续的电力。尽管将电力输送到建筑物中会有很大的传输损失，但也有巨大的规模经济，可以让公用事业更有效地运行，更不用说现有的基础设施，以及不必在屋顶上安装/维护一堆硬件的便利性。就我个人而言，我喜欢在屋顶上发电的想法，但这真的有意义吗?
谢谢你的评论
戴夫,
我喜欢你的普锐斯/自行车比喻。
正如你可能知道的那样，有许多项目为公共事业提供激励，以产生可持续的电力。这些激励措施包括公用事业规模的风力发电税收减免，以及各州要求公用事业公司提供一定比例的可再生能源电力。
目前，公用事业规模的风力发电与其他发电方式相比具有相当的竞争力——远远超过光伏发电。
马特·戈尔登(Matt Golden)提出了同样的主题
在最近的一篇博客文章中，马特·戈尔登(Matt Golden)研究了光伏激励措施造成的扭曲。马特写道,
光伏系统将从政府奖励中净赚12439美元，将房主的前期投资从23380美元减少到10941美元。对于更具成本效益的节能改造，他们只会得到624美元的奖励，因此他们的自付费用将总计10176美元——只比太阳能电池板少765美元。
“用这些数字来计算实际性能——以这些措施寿命内减少的碳吨来衡量——结果令人震惊。我们发现，萨克拉门托的房主目前可以获得的激励措施，对通过节能措施减少一吨碳的价值不到9美元，而通过太阳能发电减少一吨碳的价值高达225美元的公共资金。
“显然这幅画有问题。如果通过节能改造来减少碳排放更有效，也更实惠，我们为什么要人为地把太阳能发电的碳排放的价值提高到25倍呢?在我们对可再生能源进行长期投资的同时，奖励减少浪费的化石燃料消费的消费者，难道不是更有意义吗?
“当然，答案与政治、商业利益和公众认知息息相关——只有解决了这三个因素，我们才能为住宅碳减排创造公平的竞争环境，并实现我们国家的清洁能源目标。”
那些想要阅读马特的完整博客的人可以在这里查看:
http://www.greentechmedia.com/articles/read/the-home-energy-challenge/
需要一个BEopt软件
亲爱的先生
我是一名研究人员在大学，我需要一个BEopt软件的能源建模，优化能源元素的设计建筑。请帮助我这样做
谢谢
我在等待将BEopt软件的新版本发送到我的电子邮件。
BEopt软件
Heibati博士
正如我上面所写的，BEopt软件还没有发布。它只提供给国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员。
顺便说一下，Heibati博士:如果你不提供你的电子邮件地址，等待别人用电子邮件给你发送软件是没有意义的。
亲爱的马丁，你好
亲爱的马丁·霍拉迪，请帮帮我。
我找到了用于建筑能源建模的equest软件。
我需要一个软件为零建筑能源参数与由equest建模和优化能源元素的设计建筑
请把这个项目的资料发给我
非常感谢
我的邮箱地址是:(电子邮件保护)
我不知道有这种软件
Heibati博士
除了BEopt，我不知道还有什么软件可以提供零能耗建筑参数。
正如我确信你知道的那样，优化一座建筑的零能耗性能取决于不同地点的各种因素。房屋设计将根据安装的光伏系统的当地价格、当地的净计量规定以及当地高r墙和高性能窗户的成本而有所不同。
有时，老式的计算和建筑成本估算是无可替代的。我的建议是:对一些建筑的能源性能进行建模，然后对最有可能的模型进行建筑成本估算。
更多关于这个概念
Martin，感谢你写了一篇充满激情的文章，强调了显而易见的事实(至少对我来说是显而易见的)。我每天都试着在这些问题上教育开发人员。更困难的是教育机械承包商，他们还没有准备好处理需要1/2、1/3甚至1/4容量的房屋。事实上，已经在传统建筑中流行的超大暖通空调系统，正在成为高性能住宅的流行病。
即使是曾经被认为不是问题的炉子尺寸过大，也会给超级隔热的家庭带来舒适问题，尤其是在美国南部。在大多数南部州，热泵在紧凑、高效的结构中是显而易见的，但如果天然气公司想要提供燃气灶和热水器等流行电器，他们往往会迫使开发商安装炉子。
我很幸运地生活在一个地区(亚利桑那州东南部)，那里的光伏补贴成本已经等于或低于当前的电价。人们可以争论太阳能补贴的宏观效益(相对于效率提高)。然而，从房屋所有者的角度来看，这些争论是无关紧要的。假设6%的折扣率和20年的保守使用寿命，在我所在的地区，光伏每千瓦时的成本约为11美分，而电网每千瓦时的成本为13美分。随着净计量现在在阿斯利康州实施，净零能源天然气突然变得具有成本效益，而无需考虑电价通胀。
在这种情况下，额外太阳能容量的边际成本限制了哪些效率改进值得考虑。在光伏的实际成本大于电网未来的预期成本的市场中，后者成为提高效率的门槛。诀窍在于正确地评估和优先考虑效率改进，这通常具有复杂的交互影响。我也很期待BEOPT的发布。
被动式房屋规划包可用
美国被动式房屋研究所在其网站上提供他们的软件，售价225美元。http://www.passivehouse.us/passiveHouse/DesignTools.html
你需要一些使用软件的经验。软件附带了使用手册。
现在怎么样?(2013年3月)
既然Martin刚刚将这篇文章链接到2013年3月27日GBA信件，也许是时候看看过去三年发生了什么变化了。马丁，你会修改你2009年的文章吗?
我倾向于同意Whetstone Green上面的帖子。就马丁的文章而言，我想把公共政策决定与私人房主问题分开。社会补贴住宅太阳能安装有意义吗?我认为答案是肯定的。我认为这是我们政府有史以来花得最好的一笔钱。同样有效的解释是“不”。你不可能得到社会政策决策的客观答案，除非你能在一系列价值观、假设和优先事项上达成一致。
我当然同意，有一些更好的方式来使用公共资金。但还有更糟糕的方式，它们会消耗大量的资金。所以，我的观点是，我们不要因为有更好的想法而提倡扼杀一个好的项目，尤其是其中一些永远不会得到资助。如果我们相信要瞄准唾手可得的目标，那就让我们在太阳能之外，试着投资一些更好的项目，先砍掉一些非常愚蠢的项目。暂时保留太阳能补贴等“仅仅”好的政策。我看不出有关补贴扭曲市场的抱怨有多大逻辑。这就是他们的意图，也是他们成功的原因，如果他们成功的话。我们的市场充斥着补贴，造成了无尽的扭曲。再说一次，在我们摆脱太阳能之前，让我们先消灭那些真正愚蠢的人吧。
第二个问题是，在现有规定下，住宅太阳能对房主来说是否具有成本效益。我认为答案是肯定的。我们刚刚安装了一个系统，可以满足我们100%的电力消耗。4年左右我们就能收支平衡，之后就会有可观的储蓄和利润。如果没有补贴，情况会有所不同，但如果没有补贴，驾驶、电网、燃煤电厂、石油进口、核电以及其他所有方面的情况也会有所不同。对于许多房主来说，太阳能电池板是一种经济上谨慎的选择，也是一种有吸引力的方式来满足个人目标和价值观。
对Derek Roff的回应
德里克,
谢谢你让我注意到这篇2009年的文章。(顺便说一下，我不负责选择出现在GBA电子通讯中的文章。)我同意你的观点，鉴于光伏组件价格的下降，文章值得更新。所以我在文章中间加了一个“作者注释”(斜体)。
关于光伏补贴:我仍然对光伏补贴和激励有一些反对意见。我的主要反对意见是，这些补贴以比其他措施更高的成本(每吨碳)减少碳排放。从经济角度来看，征收碳税(或总量管制与交易制度)要有效得多。
我反对光伏补贴的第二个理由是，这是一种主要惠及高收入家庭的政府项目。很少有低收入家庭能从政府提供的免费资金中受益。在这方面，光伏补贴类似于抵押贷款利息减免——用税收的钱让高收入家庭受益。
然而，有必要重申的是，石油和天然气行业受益于各种政府补贴。我更希望看到光伏补贴，而不是石油行业补贴。
不幸的是，我国缺乏连贯的能源政策。我们当前的激励机制和税收减免制度有太多问题，以至于很难拨开荆棘，找到一个可以支持的政策。
安装光伏是值得的:一些没有提到的注意事项
首先，感谢Martin在2013年3月更新了你的文章。价格正在“合理(几美分?)”的范围内安装光伏阵列。
在关于光伏系统的价值或回报的讨论中，有两种类型的考虑因素我没有看到被考虑在内。
第一个与住宅和小型企业光伏发电对减少电网能源需求的贡献的“大图景”有关。应用度量，“如果每个人都这样做呢?”这是有理由的，政府鼓励安装光伏发电，实际上有助于减少对电网的需求，这可以，有足够的清洁能源安装(无论何种类型)影响公用事业公司关于区域能源基础设施规模的决策和对它的总体需求，这影响建筑成本，不可再生资源消耗，以及每米的公用事业成本。在一个理想的世界里，以政府为基础的激励措施应该鼓励对整个社会有益的行为、经济活动等。关于你的评论，“光伏激励不成比例地惠及中产阶级和上层阶级的房主，”我不同意。它们对各阶层都有利，因为电网的成本由各阶层承担。清洁能源无疑对整个社会有益，因为它减少了我们对不可再生能源及其伴随的污染、泄漏、环境灾难性事故和气候变化的依赖——这些成本从未真正被考虑到经济方程式中。在我看来，这是非常值得我们的税收鼓励清洁能源，并使我们所有人受益。事实上，虽然我们为家里投资了光伏系统，但我们仍然愿意为国家和联邦政府资助的激励措施做出贡献，以鼓励其他人也这样做。我们都呼吸同样的空气。我认为，不幸的是，个人和企业做出的许多决定仅仅是基于他们自己的财产和钱包的考虑。
各州现在正在通过立法，允许PACE为减少能源使用(改造、保温)和安装清洁能源系统的家庭和小型企业改善提供资金(缅因州就是其中之一)。这些是低息贷款，使这些改善完全负担得起。
我还没有看到讨论的另一个考虑因素与光伏系统所有者的“回报”严格相关。我坚信，在一个家庭的光伏阵列增加其转售价值。我从未见过有人考虑过这种经济回报因素。在考虑安装系统时，这种基础(房屋净值)的增加应该考虑到房主所经历的经济回报。当然，回报被推迟到转售，但它仍然是真实的，因为它成为了房主“投资组合”的一部分。你很难说服我，一个潜在的买家不会重视一个每月电费只相当于入网费用的家庭，并为其支付更高的价格。考虑到在基础上的回报将相当于系统成本的三分之一，这是否不切实际?
例如，我们的3.29kW系统的“真实”成本(2011年)略低于16,000美元。经过30%的联邦退税和2000美元(缅因州)的州退税，以及5000美元的基础增长(是的，这是一个总的猜测)，我们安装14块太阳能电池板的成本降至4200美元。如前所述，我国还提供PACE融资，为此类节能装置提供低息贷款。
PACE贷款与其他激励措施相结合，更不用说“大局”考虑，使太阳能光伏安装在经济上和环境上都是一个明智的决定。
说句题外话，我发现很有趣的是，有些投资似乎“需要”100%的回报，而有些投资则不需要。我们期望在洗碗机、炉灶、烘干机、汽车、新炉子等方面获得100%的回报吗?还是他们的成本被考虑到我们生活质量选择的总成本中?还有，我们是否应该关心患有肺病的煤矿工人的生活质量，关心三里岛的邻居，关心被石油覆盖的小鸟，关心被桑迪飓风摧毁的房主的生活质量?
回复Anita Brosius-Scott
安妮塔,
你写道:“说句题外话，我发现很有趣的是，有些投资似乎“需要”100%的回报，而另一些投资则不需要。我们期望在洗碗机、炉灶、烘干机、汽车、新炉子等方面获得100%的回报吗?"
我同意你的观点;事实上，我曾就此主题写过一篇文章:能效改进的回报计算．
在那篇文章中，我写道，“一些家庭性能承包商和太阳能设备安装人员已经厌倦了听到回报问题。疲惫不堪的人群通常的反应是，“从来没有人问过一辆花岗岩台面或SUV的回报期有多长!”’”
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