بررسی اقتصادی صفحات خورشیدی، نمونۀ موردی: ساختمان‌های آموزشی شهر کاشان

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

استادیار دانشکدة معمارى و شهرسازى، دانشگاه شهید بهشتى

چکیده

توسعۀ پایدار یکی از مهم‌ترین مباحث در طراحی و مدیریت شهری در عصر کنونی است. در همین خصوص چگونگی و روش‌های مدیریت انرژی در ساختمان‌های عمومی و خدماتی یکی از شاخص­ترین مباحثی است که توجه محققین و قانون‌گذاران را به‌شدت به خود جلب کرده ­است. کشورهای مختلف بهره‌برداری از انرژی خورشیدی به جای سوخت‌های فسیلی در ابعاد و سطوح مختلف را یکی از راهکاری مناسب و پربازده دانسته و به طور ویژه به آن توجه کرده‌اند. علی‌رغم توجیهات مختلف، اعم از زیست‌محیطی و اجرایی، جانشینی و استفاده از این انرژی سرشار و بی‌انتهای خورشیدی هنوز با موانعی جدی روبه‌رو است که نداشتن صرفۀ اقتصادی در رأس آن است. در این مقاله با ذکر و تحلیل اقتصادی‌ـ تجربه­ایِ عملی، در زمینۀ اجرای سیستم­های فتوولتاییک در مدارس شهر کاشان، این موضوع بررسی و پیشنهاداتی عملی بر پایۀ تحلیل انجام‌شده عرضه شده ­است.  نتایج نشان می­دهد که دورۀ بازگشت سرمایه برای یک سیستم ۵ کیلوواتی، با در نظر گرفتن قیمت واقعی برق،  بین ۱۰ تا ۱۲ سال است. در حالی که دورۀ بازگشت سرمایه، با در نظر گرفتن تعرفۀ یارانه­ای­­ برق، بین ۴۶ تا ۵۰ سال متغیر است. با در نظر گرفتن قیمت واقعی برق­، بازده سرمایه­گذاری نیز ۶/۲ تا ۲/۳ است. این در حالی است که، با در نظر گرفتن تعرفۀ برق یارانه­ای، درآمد حاصل از سرمایه‌گذاری، حتی هزینه‌های دورۀ بهره‌برداری، را پوشش نمی‌دهد درنتیجه جریان خالص نقدی و ارزش خالص فعلی هر دو منفی هستند. به طور کلی نتایج نشان داده است که به‌کارگیری سیستم­های فتوولیتاییک در شرایط فعلی با تعرفه‌های یارانه‌ای برق به‌صرفه نیست، در حالی که، با توحه به قیمت واقعی انرژی، از نظر اقتصادی به صرفه هست. بنا بر این با تداوم قوانین و سیاست‌های جاری، عملکرد اقتصادی سیستم‌های فتوولتاییک مانع به‌کارگیری این سیستم در بخش خصوصی و مدارس خواهد بود. همچنین بررسی نشان می‌دهد که تخصیص مساحت بیشتری از بام، بالأخص به مقداری حداقل دوبرابر و یا بیش از سطح مورد نیاز برای تأمین انرژی مصرفی خود بنا، افزایش توجیه­پذیری را به‌همراه خواهد داشت. به همین دلیل، می‌توان دریافت که در درجۀ اول کاربری‌های تجاری، که عموماً دارای سطوح گستردۀ بام و قیمت برق مصرفی قابل توجهی هستند، سپس ساختمان‌های اداری کوتاه‌مرتبه،  و بعد ساختمان‌های مسکونی کوتاه‌مرتبه، در مقایسه با ساختمان‌های آموزشی و فرهنگی، پتانسیل بیشتری برای بهره‌گیری از این نوع سلول‌های خورشیدی دارند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

An Economic Analysis of Solar Panels in Educational Facilities in Kashan City

نویسنده [English]

  • Mohammad Reza Hafezi
Assistant Professor, Faculty of Architecture and Urban Planning, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

This paper reports the results of an economic analysis of photovoltaic solar panels installed in schools in Kashan City. The electrical output of these panels was compared with electricity bills for a period of 12 months between July 2012 to June 2013. The results indicate that the investment return period for a system of 5 kilowatts capacity is 10~12 years based on real electricity prices. This period increases to 46~50 years if subsidized electricity prices are taken into account. Considering real electricity prices, the rate of return for such investments is calculated to be between 2.6~3.2; but taking into account subsidized electricity prices both the net cash flow and the net present value become negative. This means that although in principle, the use of photovoltaic systems is economically viable, with the current policies of providing heavily subsidized energy, such systems yield no economic benefit in public or private schools. Furthermore, this analysis indicates that allocating more roof area, inasmuch as twice the necessary area for building usage, yields justifiable benefits. This means that the use of solar panels could yield more economic benefits in commercial buildings due to their higher electricity consumption and wider areas as compared to educational facilities.

مراجع

  1. Abbaspour, M. & P. Hennicke. Climate Policy and Sustainable Development: Opportunities for Iranian-German Cooperation, Case Study: Solar Thermal Energy in Iran, Teheran: Center for Environment and Energy Research and Studies, Data report, 2005.
  2. Alamdari, P. & O. Nematollahi & A.A. Alemrajabi. “Solar Energy Potentials in Iran: A Review”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 21 (2013), pp. 778-788.
  3. Al-Salaymeh, A., et al. “Technical and Economical Assessment of the Utilization of Photovoltaic Systems in Residential Buildings: The Case of Jordan”, in Energy Conversion and Management, 51(8) ( 2010), pp. 1719-1726.
  4. Bernal-Agustin, J.L. & R. Dufo-Lopez. “Economical and Environmental Analysis of Grid Connected Photovoltaic Systems in Spain”, in Renewable Energy, 31(8) (2006), pp. 1107-1128.
  5. Branker, K. & M. Pathak & J.M. Pearce. “A Review of Solar Photovoltaic Levelized Cost of Electricity”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 1۵(9) (2011), pp. 4470-4482.
  6. Bridle, R. & L. Kitson, The Impact of Fossil-fuel Subsidies on Renewable Electricity Generation, International Institute for Sustainable Development, in http:// www. iisd. org/ gsi/ sites/ default/ files/ ffs_ rens_ impacts. pdf. Accessed in 2014.
  7. Chaharmahal Weather Station Website. Retrieved from http://www.chaharmahalmet.ir/stat/archive/iran/esf/KASHAN/3Û¸.asp.
  8. Coughlin, J. & A. Kandt. “Solar Schools Assessment and Implementation Project: Financing Options for Solar Installations on K–12 Schools”, in Contract, 303 (2011), pp. 275-300.
  9. Curthoys, A. Solar Energy Generation Potential of Tompkins County, Ithaca, 2012.
  10. Demiroren, A. & U. Yilmaz. “Analysis of Change in Electric Energy Cost with Using Renewable Energy Sources in Gökceada, Turkey: An Island Example”, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 1۴(1) (2010), pp. 323-333.
  11. El Chaar, L. & L.A. Lamont, “Global Solar Radiation: Multiple on-site Assessments in Abu Dhabi, UAE”, in Renewable Energy, 35(7) (2010), pp. 1596-1601.
  12. Enabling PV Iran: The Emerging PV Market in Iran, German Solar Association – BSW-Solar, Berlin, Germany, 2016.
  13. European Commission. Climate Action, 2015 [Online] Available at: http://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/paris/index_en.htm [Accessed 10 Nov. 2016].
  14. Fanney, A.H. & B.P. Dougherty & M.W. Davis. “Measured Performance of Building Integrated Photovoltaic Panels”, in Journal of Solar Energy Engineering, 123 (3) (2001), pp. 187-193.
  15. Feldman, D. Photovoltaic (PV) Pricing Trends: Historical, Recent, and Near-term Projections, Sunshot, US. Department of Energy, 2014.
  16. Fthenakis, V.M. & H.C. Kim & E. Alsema. “Emissions from Photovoltaic Life Cycles”, in Environmental Science & Technology, 42(6) (2008), pp. 2168-2174.
  17. Global Horizontal Irradiation (GHI) for Iran. Solargis [image], 2016 Available at: http://solargis.com/products/maps-and-gis-data/free/download/iran [Accessed 19 Nov. 2016].
  18. Hestnes, A.G. “Building Integration of Solar Energy Systems”, in Solar Energy, 67(4) (1999), pp. 181-187.
  19. Hsu, C.-W. “Using a System Dynamics Model to Assess the Effects of Capital Subsidies and Feed-in Tariffs on Solar PV Installations”, in Applied Energy, 100 (2012), pp. 205-217.
  20. Ikedi, C., et al. “Impact Assessment for Building Integrated Photovoltaic (BIPV)”, in Proceedings 26th Annual ARCOM Conference. 2010.
  21. Kandt, A. Solar for Schools: A Case Study in Identifying and Implementing Solar Photovoltaic (PV) Projects in Three California School Districts, National Renewable Energy Laboratory, Preprint 2011.
  22. Kannan, R., et al. “Life Cycle Assessment Study of Solar PV Systems: an Example of a 2.7 kW p Distributed Solar PV System in Singapore”, in Solar Energy, 80(5) (2006), pp. 555-563.
  23. Kazemi, H. & A. Zahedi. “Wind and Solar Energy Developments in Iran”, in Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC), Melbourne, Australia, 2002.
  24. Kim, H., et al. “Life Cycle Assessment of Cadmium Telluride Photovoltaic (CdTe PV) Systems”, in Solar Energy, 103 (2014 ), pp. 78-88.
  25. Liebreich, Michael. Bloomberg New Energy Finance Summit, 2015.
  26. Liu, X., et al. “Life Cycle Climate Impacts and Economic Performance of Commercial-scale Solar PV Systems: A Study of PV Systems at Nevada’s Desert Research Institute (DRI)”, in Solar Energy, 119 (2015), pp. 561-572.
  27. Mondol, J.D. & Y.G. Yohanis & B. Norton. “The Impact of Array Inclination and Orientation on the Performance of a Grid-connected Photovoltaic System”, in Renewable Energy, 32(1) (2007), pp. 118-140.
  28. Moshiri, S. “Energy Price Reform and Energy Efficiency in Iran”, in IAEE Energy Forum, 2013.
  29. Oliver, M. & T. Jackson. “Energy and Economic Evaluation of Building-integrated Photovoltaics”, in Energy, 26(4) (2001), pp. 431-439.
  30. Orioli, A. & A. Di Gangi. “Review of the Energy and Economic Parameters Involved in the Effectiveness of Grid-connected PV Systems Installed in Multi-storey Buildings”, in Applied Energy, 113 (2014), pp. 955-969.
  31. Pillai, G.G., et al. “Near-term Economic Benefits from Grid-connected Residential PV (photovoltaic) Systems”, in Energy, 68 (2014), pp. 832-843.
  32. Ren, H. & W. Gao & Y. Ruan. “Economic Optimization and Sensitivity Analysis of Photovoltaic System in Residential Buildings”, in Renewable Energy, 34(3) (2009), pp. 883-889.
  33. Rose, A.M. Prospects for Grid-connected Solar PV in Kenya, Massachusetts Institute of Technology, 2013.
  34. Zahedi, A. “A Review on Feed-in Tariff in Australia, What it is now and what it should be. Renewable and Sustainable Energy Reviews”, 14(9) (2010), pp. 3252-3255.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 اردیبهشت 1396
  • تاریخ بازنگری: 08 بهمن 1399
  • تاریخ پذیرش: 11 دی 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار