图片来源:Riverdale NetZero项目
能源宅男的更多思考
2013年3月28日更新
普通的新房子建造得很差，这足以让一个环保主义者哭泣。
Windows的安装通常不考虑朝向。因此，南窗不能充分利用冬季的太阳热量，而西窗加剧夏季过热。窗户通常安装在无遮挡的墙壁上，即使是在炎热的气候中。在缺乏对高性能窗户的法律要求的情况下，建筑商经常选择具有可怕的u因子和太阳热增益系数(shgc)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分包商在墙钉之间填充玻璃纤维棒来隔离墙壁。在美国，与瑞典不同的是，大多数新住宅都没有经过吹风机门测试就获得了入住许可。
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:“为什么我要花钱买泡沫护套?”毕竟，建筑商不需要支付取暖费，而房主需要。换句话说，建筑商和业主的利益并不一致。
建筑商和业主之间的这种利益分歧最好的解决办法是提高我们的能源法规——目前的法规允许新住宅严重漏水和隔热不良。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，提议对能源法规进行修改，以减少新住宅30%的能源使用量。提案后来被否决了有力的游说由全国住宅建筑商协会批准。
既然你很沮丧…
幸运的是，一些有远见的建筑商已经在实施降低业主能源成本的成本效益措施，包括:
21日的评论
全是可再生能源的电动房子
马丁，你觉得这个主意怎么样:用合理的热水太阳能系统把房子设计成零能耗。使用电热泵(无论是地源还是空气源)进行所有空间加热、空间冷却和补充热水。使用感应灶台烹饪。然后放弃任何现场太阳能发电，而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效益的可再生能源呢?
一种合理的方法
戴夫,
你的建议很有道理。房主最终得到了一套成本最低的房子，同时仍然避免使用不可再生能源。
PV是有意义的，当它有意义时
PV当然是有成本效益的。与其他效率升级方案相比，我们只需要确定它的成本效益是多少。我所了解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。在这一点上，在成本效益分析，光伏比其他效率选择更具成本效益。在这样的设计优化过程中，NREL的BEOpt软件(尚未上市)似乎是一个非常有趣的工具。查看以下概述:http://www.nrel.gov/docs/fy05osti/37733.pdf．
NREL的BEOpt
布伦南,
感谢您提到BEOpt，这对于任何考虑光伏或净零能源住宅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:
//m.etiketa4.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(包括在家里采取各种节能措施后)“光伏比其他节能选择更具成本效益”，但与电网供电相比，它并不具有成本效益——对大多数美国人来说，电网供电是常规的，完全没有任何麻烦。
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。
如果上述任何一种或两种情况发生，PV的经济状况当然会发生变化。
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，而我预测错的次数远远多于预测对的次数。1980年，我买了自己的第一个光伏模块——一个33瓦的Arco模块，价格是每瓦8.33美元。当时，所有人都预测光伏价格将迅速下跌至每瓦1美元。29年后的今天，电价徘徊在每瓦4.50美元左右。光伏发电仍然比并网发电贵得多。
苹果和橘子
Martin，我很感谢你的快速回复，很抱歉我错过了你之前关于BEOpt的帖子。我一直找不到它下载或购买，你呢?我很想访问它并试验它的功能。
另一方面，我同意每千瓦时的PV比电网提供的电力更贵，但这如何影响到NZE Homes的谈话?如果目标只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实现成本效益。
“成本效益”对我来说意味着它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，该项目应在预期寿命期内收回成本。我相信PV有能力做到这一点。PV的投资回报率很低，可能只有1%或2%。但这是选择NZE结构时所选择的阈值。显然，除了金钱回报之外，其他一些估值正在倾斜成本效益的天平。这是令人兴奋的事情。我只是不知道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“PV的投资回报率很低，可能只有1%或2%。但这是选择NZE结构时所选择的阈值。显然，除了金钱回报之外，其他一些估值正在改变成本效益的天平。”你基本上是在说，光伏系统不划算，但任何建造净零能源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，当我们的政府建立税收激励和退税机制，以支持在美国中产阶级和上层阶级家庭安装光伏发电时，就产生了一个政治问题:这是最好的投资吗?或者在能源效率方面有其他投资可以产生更好的回报吗?
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。他说什么我会告诉你的。
网格和NZE不能混合
非常感谢您联系NREL的任，我一直在搜索，但没有找到BEopt下载。然而，阅读他们关于它的论文(其中包括与软件的接口说明)似乎表明情况并非如此。
我完全同意你的观点，对光伏安装存在的更大的激励正在扭曲市场。这可能与政府对进一步渗透光伏市场和研发的兴趣有关，而不仅仅与其当前的经济或环境价值有关。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。尽管如此，我们的钱肯定可以更有效地使用。但是哪些税收抵免是明确支持NZE建设的?
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，NZE住宅并不具有成本效益。我不会把PV作为问题的具体目标。NZE的概念本身就意味着站点发电或其他抵消，是站点能源使用的一部分。一般来说，这是不可能从电网发电的，除非它是由公用事业公司可持续地产生的……因此，我认为，作为成本效益比较，电网能源的价格甚至不能被考虑到这个讨论中。这是一个不公平的比较，因为它的使用几乎肯定会创建一个非nze住宅。
我很高兴能和你讨论这些问题。互联网显然可以促进有质量、有趣的讨论。谢谢你的帖子，我很期待听到任的回答。
我想我们得有耐心了
布伦南,
以下是Ren Anderson对我BEOpt问题的回答:
“你好马丁。
很高兴收到你的来信。我们还没有发布一个版本，应该明年就能发布了。”
听起来我们在这些问题上正在达成一致。显然，如果目前对光伏的投资导致了研发的突破，从而降低了光伏的成本，我们最终都会受益。让我们希望事实证明是这样。
PV是普锐斯，效率是自行车
这是我的收获: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;超高的效率和减少消耗(对大多数人来说)并不是很令人兴奋，但却是对资本最合理的使用和可持续能源使用最可实现的目标，而且将在可预见的未来实现。
PV就像买一辆普锐斯;效率就像骑自行车。驾驶一辆普锐斯很容易，令人兴奋，而且相对昂贵。骑自行车很辛苦，很乏味，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，只需最少的维护就可以使用一生，每加仑汽油可以行驶2000英里。就像好的窗户，好的绝缘，气密的细节，和好的能源设计。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?如果政府能激励房主在屋顶上安装太阳能板，那么他们就能激励公用事业公司生产可持续能源。尽管在将电力输送到建筑物的过程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公司更有效地运行，更不用说现有的基础设施和不必在屋顶上安装/维护一堆硬件的便利。就我个人而言，我喜欢在屋顶发电的想法，但这真的有意义吗?
谢谢你的评论
戴夫,
我喜欢你的普锐斯和自行车的类比。
正如你可能知道的，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提供一定比例的可再生能源电力。
此时，公用事业规模的风力发电与其他发电方式具有相当的竞争力——远比PV更具竞争力。
马特·戈尔登(Matt Golden)也提出了同样的主题
在最近的一篇博客文章中，Matt Golden研究了PV激励所造成的扭曲。马特写道,
该光伏系统将获得总共12439美元的政府奖励，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总共是10176美元——只比太阳能电池板少765美元。
“用这些数据来计算实际表现——用这些措施在使用寿命内减少的碳吨来衡量——结果是令人震惊的。我们发现，萨克拉门托的房主目前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。
“很明显，这幅画有问题。如果通过能效改造减少碳排放更有效、更经济，我们为什么要人为地把太阳能发电减少碳排放的价值提高25倍呢?在我们对可再生能源进行长期投资的同时，奖励消费者减少浪费的化石燃料消耗不是更有意义吗?
“当然，答案与政治、商业利益和公众认知息息相关。只有解决这三个因素，我们才能为居民碳减排创造公平的竞争环境，实现我们的国家清洁能源目标。”
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/
我需要一个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。请帮我走这条路
谢谢
我在等着把新版BEopt软件发到我的邮箱里。
BEopt软件
Heibati博士
正如我上面所写的，BEopt软件还没有发布。它只对国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员开放。
顺便说一下，海巴蒂博士: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多大意义的。
亲爱的马丁，您好
亲爱的马丁，女士，请帮帮我。
我发现equest软件的建筑能源模型。
我需要一个软件零建筑能源参数与由equest建模和优化设计建筑的能源元素的结果
请给我这个项目的信息
非常感谢
我的电子邮件是:(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。
我相信你们都知道，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、当地的净计量法规以及高r墙和高性能窗户的当地成本而有所不同。
有时，老式的计算和建设成本估算是无可替代的。我的建议是:模拟一些建筑的能源性能，然后对最有可能的模型进行建筑成本估算。
更多关于nze的概念
马丁，谢谢你这篇充满激情的文章，它强化了显而易见的事实(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建设者。更困难的是教育机械承包商，他们没有准备好应对需要1/2、1/3甚至1/4容量的住宅。事实上，在传统建筑中已经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存在问题的熔炉尺寸过大，也在超级绝缘的家庭中产生了舒适问题，尤其是在该国的南部地区。在大多数南方州，在紧凑、高效的结构中，热泵是毫无疑问的。然而，如果天然气公司想提供燃气灶和热水器等受欢迎的电器，他们往往会强迫开发商安装加热炉。
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(相对于提高效率)。然而，从房主的角度来看，这些争论是无关紧要的。假设贴现率为6%，使用年限保守为20年，在我所在的地区，PV每千瓦时的成本约为11美分，而电网为13美分。随着现在阿斯利亚州实行的净计量，净零能源天然气突然变得具有成本效益，而从未考虑电价上涨。
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PV的自付成本大于电网电力的预期未来成本的市场中，后者将成为提高效率的门槛。诀窍是正确地评估和优先考虑效率提高，这通常具有复杂的交互影响。我也很期待BEOPT的发布。
被动式房屋规划套装
美国被动屋研究所在其网站上提供了225美元的软件。http://www.passivehouse.us/passiveHouse/DesignTools.html
你需要一些使用软件的经验。软件自带手册。
现在呢?(2013年3月)
既然Martin刚刚将这篇文章链接到2013年3月27日的GBA通讯，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wheetstone Green上面的帖子。就马丁的文章而言，我想将公共政策决策与私人房主问题分离开来。社会对居民太阳能装置的补贴有意义吗?我认为答案是肯定的。我认为这是我们政府花得最好的一笔钱。一个同样有效的解释是“不”。除非你能在一系列价值观、假设和优先事项上达成一致，否则你无法对社会政策决策得到一个客观的答案。
我当然同意有一些更好的方式来使用公共资金。但还有更糟糕的方法，它们消耗的钱要多得多。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，特别是因为其中一些想法永远不会得到资助。如果我们相信目标是唾手可得的果实，那就让我们试着投资一些除了太阳能以外更好的项目，先砍掉一些真正愚蠢的项目。暂时保留“仅仅”好的政策，比如太阳能补贴。我看不出补贴扭曲市场的抱怨有多大逻辑。这是他们的目的，也是他们工作的原因，如果他们工作的话。我们的市场充斥着补贴，造成了无休止的扭曲。再说一次，在我们摆脱太阳能之前，让我们把那些真正愚蠢的东西都消灭掉。
第二个问题是，在现有的规定下，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%的用电需求。我们应该在四年左右就能收支平衡，之后就能有一笔可观的储蓄和利润。如果没有补贴，情况将会不同，但如果没有补贴，驾驶、电网、燃煤电厂、石油进口、核能以及其他一切方面的情况也会不同。对于许多业主来说，光伏电池板是一种经济审慎的选择，也是一种满足个人目标和价值的有吸引力的方式。
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电子通讯上的文章。)我同意你的观点，鉴于光伏组件价格的下降，这篇文章值得更新。所以我在文章中间添加了“作者说明”(斜体)。
关于光伏补贴:我对光伏补贴和激励措施还有一些异议。我的主要反对意见是，这些补贴减少碳排放的成本(每吨碳)要比其他措施高得多。从经济角度来看，征收碳排放税(或总量管制与交易体系)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。
尽管如此，值得重申的是，石油和天然气行业受益于各种各样的政府补贴。我更希望看到光伏产业的补贴，而不是石油工业的补贴。
不幸的是，我国缺乏连贯的能源政策。我们目前的激励和税收减免制度有太多的问题，以至于很难从荆棘中找到一个支持的政策。
PV安装是值得的:一些考虑没有提到
首先，感谢Martin更新了你2013年3月的文章。安装光伏阵列的价格正处于“合理(几美分?)”的范围内。
在关于PV系统的价值或回报的讨论中，有两种类型的考虑我没有看到被考虑在内。
第一个与“大蓝图”有关，即住宅和小型企业的光伏对减少电网的能源需求所作的贡献。应用这个度量标准，“如果每个人都这样做会怎样?”这是显而易见的，政府鼓励安装光伏发电确实有助于减少来自电网的需求，这可以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其的总体需求，这影响了建筑成本、不可再生资源消耗和每米的公用事业成本。在一个理想的世界里，基于政府的激励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，“光伏激励措施不成比例地惠及中产阶级和上层阶级的房主”，我不同意。它们使所有阶层受益，因为电网的成本是由所有阶层承担的。清洁能源对整个社会无疑是有益的，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，我们的税收很值得鼓励清洁能源，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，但我们仍然愿意为州政府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。我们都呼吸着同样的空气。我认为很不幸的是，许多个人和企业所做的决定仅仅基于他们自己的个人财产和钱包的考虑。
各州现在正在通过立法，允许PACE为减少能源使用(翻新、绝缘)和安装清洁能源系统的家庭和小企业提供资金(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。
我没有看到讨论的另一个考虑严格地与光伏系统所有者的“回报”有关。我坚信在家里安装光伏阵列可以增加它的转售价值。我从未见过有人考虑过这种经济回报的因素。在考虑安装系统时，应将基础(房屋净值)的增加考虑到业主所经历的经济回报中。当然，回报是推迟到转售，但它是真实的，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仅相当于上网费用的房子，并为它支付更多的钱。认为按基础计算的回收量约等于系统成本的三分之一，是否不现实?
例如，我们的3.29kW系统的“真实”成本(2011年)略低于1.6万美元。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，这是一个总数的猜测)，我们安装的14块太阳能电池板的成本降至4200美元。如上所述，我们国家还提供PACE融资，为这种节能装置提供低息贷款。
且不说“大局”考虑，PACE贷款与其他激励措施相结合，使太阳能光伏安装在经济上和环境上都成为一个明智的决定。
说句题外话，我发现很有趣的一点是，有些投资似乎“需要”100%的回报，而有些则不需要。我们期望100%的回报…洗碗机，炉灶，烘干机，汽车，新火炉等?还是他们的成本被考虑到了我们生活质量选择的整体成本中?还有，我们应该关心一个患有肺病的煤矿工人的生活质量吗?关心三里岛的邻居吗?关心一只满身油污的鸟吗?关心被桑迪飓风摧毁的房主吗?
Anita Brosius-Scott的回复
安妮塔,
你写道:“题外话，我发现很有趣的是，有些投资似乎“需要”100%的回报，而另一些则不需要。我们期望100%的回报…洗碗机，炉灶，烘干机，汽车，新火炉等?"
我同意你的观点;事实上，我写过一篇关于这个话题的文章: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，“从来没有人问过花岗岩台面或SUV的回收期是多久!”’”
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