A energia produzida ao longo da vida útil de painéis solares típicos de telhado mais do que compensa a energia necessária para fazer, montá-los e, eventualmente, reciclá-los. Mas adicionar uma bateria doméstica geralmente diminui esses dividendos, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Stanford.

Estudos anteriores estimaram a produção de energia em cerca de nove vezes a energia investida em painéis solares. Por contraste, um novo estudo publicado pela Royal Society of Chemistry's Energia Sustentável e Combustíveis examinou a produção de um sistema de telhado típico instalado em cinco estados americanos diversos. Ele descobriu que a taxa de distribuição de energia varia de um mínimo de 14 no Alasca a um máximo de 27 no ensolarado Arizona - mas apenas quando os proprietários são capazes de enviar energia excedente para a rede.

Contudo, quando os proprietários instalam uma bateria e a carregam com o excesso de eletricidade antes de enviar as sobras para a rede, o retorno do investimento em energia para todo o sistema é 21 por cento menor do que os painéis solares sozinhos, os pesquisadores Simon Davidsson Kurland e Sally M. Benson descobriram. Quando os proprietários não têm bateria e nem tomada elétrica, eletricidade extra é simplesmente desperdiçada. Então, o retorno do sistema sobre a energia investida cai para sete no Alasca e uma alta de 14 na Flórida - no mesmo nível de estudos anteriores. Porque os proprietários nesse cenário precisam comprar eletricidade durante a noite, adicionar uma bateria doméstica padrão de íon de lítio melhora o retorno da energia.

"Os altos retornos gerais mostram os benefícios de energia da energia fotovoltaica em uma ampla gama de regiões geográficas dos EUA e, presumivelmente, em outro lugar, "disse Benson, co-diretor do Precourt Institute for Energy de Stanford e professor de engenharia de recursos de energia. “Mas eles também demonstram que se um estado encoraja os proprietários de casas a investir em sistemas de telhado para alcançar as metas de energia limpa, então, permitir que o excesso de energia flua para a rede aproveita ao máximo esses investimentos. "

A tão estudada métrica "retorno sobre o investimento em energia" ajuda a avaliar políticas que não podem ser medidas puramente em termos econômicos, como alcançar objetivos ambientais. Por enquanto, os painéis fotovoltaicos são feitos com energia principalmente de combustíveis fósseis, portanto, um retorno de 14 a 27 vezes nas políticas de eletricidade renovável que apóiam a energia solar. Como um contra-exemplo, o principal argumento contra o etanol de milho é que mais energia é necessária para produzi-lo e entregá-lo do que o etanol produz em um carro.

Retornos financeiros para energia solar residencial nos EUA, Contudo, não são claros. Quase todos os estados permitem alguma venda de eletricidade excedente para concessionárias, mas quanto os proprietários recebem e quanto eles podem vender varia. Na maioria dos estados, os consumidores recebem a mesma taxa que pagam quando usam a energia. Quando o sistema está exportando para a grade, o medidor do cliente vai ao contrário. Em alguns estados, no entanto, os proprietários são pagos com base em quanto dinheiro sua eletricidade economizou no total para a concessionária - um preço muito mais baixo.

Fornecimento de rede vs. baterias domésticas

Adicionar baterias a um sistema fotovoltaico doméstico reduz o retorno de energia de todo o sistema em 21%, em média, devido a dois fatores. Primeiro, adicionar baterias significa mais energia na forma de combustíveis fósseis investida na fabricação de todo o sistema. Segundo, a quantidade de eletricidade que uma bateria descarrega é 8 por cento menor do que a quantidade de eletricidade necessária para carregá-la - uma perda em comparação com o envio de eletricidade diretamente para um sistema elétrico maior com clientes que podem usar a energia imediatamente.

"No que diz respeito ao retorno do investimento em energia, é difícil justificar a adição de baterias a sistemas fotovoltaicos residenciais, desde que a geração em excesso possa ser disponibilizada para outros usuários da rede, "disse Davidsson Kurland, que era um bolsista de pós-doutorado no Global Climate &Energy Project de Stanford ao conduzir esta pesquisa. Ele agora é um pesquisador de pós-doutorado na Chalmers University of Technology, na Suécia.

Ainda há esperança para baterias caseiras, Davidsson Kurland e Benson descobriram. Quando vender para a rede não é uma opção, as baterias domésticas hipoteticamente melhorariam o retorno do sistema doméstico em 12% a 42% nos cinco estados examinados. O limite superior da faixa no estudo é para um clima como o de Washington, onde o início da tarde pode ver muito sol, mas pouco uso de eletricidade residencial, criando uma oportunidade para baterias. A extremidade inferior é para o clima da Flórida, onde o calor e a umidade conduzem os sistemas de ar condicionado enquanto o sol brilha, mesmo que não haja ninguém em casa. Na realidade, os consumidores podem vender o excesso de energia de volta à rede na Flórida e - com limites - em Washington.

Utilitários como bateria grátis?

Em estados que permitem que os proprietários de energia solar vendam de volta à rede ao mesmo preço que as concessionárias cobram dos consumidores, os utilitários reclamam que estão sendo usados ​​como bateria grátis. Embora essa política possa atingir metas ambientais, incentivando os painéis solares domésticos, pode se tornar financeiramente insustentável para as concessionárias. Nevada, em particular, tem se envolvido com esse problema. O estado reduziu drasticamente a taxa que as concessionárias pagaram aos vendedores de suprimentos fotovoltaicos em 2016, o que causou uma reação adversa. Dois anos depois, o estado aumentou as taxas para 95% da taxa de varejo que os consumidores pagam.

O estudo atual reconhece o dilema. "As rooftop solar and large, photovoltaic power stations grow, electricity grids will not be able to accept more afternoon power, unless new uses of cheap afternoon electrons grow, " Benson said.

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