태양광 비용 및 절감액 계산 (미국만 해당)

이 문서에서는 Solar API가 태양광 패널 설치를 추천하고 미국 주소의 비용과 비용 절감을 추정하는 데 사용하는 다양한 값을 계산하는 방법을 설명합니다.

미국 내 지원 지역의 거주지 주소를 입력하면 Solar API에 다음 추정치가 표시됩니다.

• 주택이 연간 받는 일조량
• 태양광 설치를 위한 지붕 공간
• 태양광 시스템의 20년 수명 동안 가정에서 절약할 수 있는 금액(미국 달러)
• 거주 지역의 평균 월별 전기 요금(가정에 맞게 조정 가능)
• 주택의 태양광 시스템에 권장되는 크기(킬로와트(kW) 단위)

Solar API는 데이터가 있는 모든 구조에 대한 추정치를 제공하지만, 제공되는 추정치는 주거용 또는 소규모 상업용 구조에 가장 적합합니다. Solar API는 가정에서 소비할 수 있는 것보다 많은 에너지를 연간 생산하지 않으면서 절감액을 극대화하는 태양광 설치 크기를 추천합니다. Solar API는 초과 에너지 생산과 관련된 값을 계산하지 않습니다.

권장 설치 크기는 여러 이유로 연간 에너지 소비량으로 제한되지만, 주로 미국 가구에서 현재 초과 에너지 생산으로 인한 재정적 이점이 거의 없기 때문입니다. 순 계량기가 있는 미국 지역에서는 초과 에너지 생산으로 적립된 크레딧이 시간이 지남에 따라 만료되는 경우가 많습니다.

미국 지역의 재무 분석에 필요한 값

API 응답의 각 SolarPanelConfig 인스턴스에서 해당 인스턴스의 재무 분석을 실행하려면 다음 두 값이 필요합니다.

• panelsCount: 설치된 태양광 패널 수입니다. installationSize 계산에 이 값을 사용합니다.
• yearlyEnergyDcKwh: 특정 panelsCount가 주어졌을 때 1년 동안 레이아웃이 포착하는 일조량 에너지(DC kWh)입니다. 이 값을 사용하여 각 installationSize의 연간 태양 에너지 AC 생산량(initialAcKwhPerYear)을 계산합니다.

또한 계산에 사용할 다음 변수의 위치별 값을 수집해야 합니다.

• billCostModel(): 특정 kWh를 사용하는 데 대해 가구에서 지불하는 비용을 현지 통화로 결정하는 모델입니다. 전력회사가 청구하는 전기 요금은 수요, 시간대, 가구에서 소비하는 전기량과 같은 요인에 따라 매일 또는 매시간 달라질 수 있습니다. 평균 비용을 추정해야 할 수도 있습니다.
• costIncreaseFactor: Solar API는 미국 위치에 1.022 (연간 2.2% 증가)를 사용합니다.
• dcToAcDerate: 인버터가 태양광 패널에서 생성된 DC 전력을 가정에서 사용되는 AC 전력으로 변환하는 효율성입니다. Solar API는 미국 위치에 85%를 사용합니다.
• discountRate: Solar API는 미국 위치에 1.04 (연간 4% 증가)를 사용합니다.
• efficiencyDepreciationFactor: 태양광 패널의 효율이 매년 얼마나 감소하는지입니다. Solar API는 미국 위치에 0.995 (연간 0.5% 감소)를 사용합니다.
• 인센티브: 거주 지역의 정부 기관에서 제공하는 태양광 패널 설치에 대한 금전적 인센티브를 포함합니다.
• installationCostModel(): 지정된 installationSize에 대해 현지 통화로 태양광 설치 비용을 추정하는 메서드입니다. 비용 모델은 일반적으로 지정된 installationSize의 현지 인건비와 자재비를 고려합니다.
• installationLifeSpan: 태양광 설치의 예상 수명입니다. Solar API는 20년을 사용합니다. 지역에 맞게 이 값을 조정합니다.
• kWhConsumptionModel(): 월별 청구서를 기반으로 가구에서 소비하는 에너지 양을 결정하는 모델입니다. 가장 간단한 형태는 청구액을 거주 지역의 kWh당 평균 비용으로 나누는 것입니다.
• monthlyBill: 대상 가구의 월 평균 전기 요금입니다.
• monthlyKWhEnergyConsumption: 특정 위치의 가구에서 한 달에 소비하는 평균 전기량을 추정한 값입니다(단위: kWh).

이러한 값과 API 응답에서 제공하는 정보를 사용하여 Solar API에서 다루지 않는 위치에 가장 적합한 installationSize를 추천하는 데 필요한 계산을 실행할 수 있습니다.

작동 방식

월 평균 전기 요금은 나머지 계산의 핵심입니다.

Solar API는 처음에 사전 선택된 월별 청구 금액을 기반으로 계산합니다. 필요한 경우 자체 월별 평균 청구액을 더 정확하게 반영하는 다른 금액을 선택할 수 있습니다.

특정 위치의 월별 청구액과 현재 전기 요금을 알고 있으면 Solar API가 가구에서 매달 소비하는 전기량(kWh)을 추정할 수 있습니다. 미국 전역의 현재 전기 요금을 확인하고 월별 요금에서 kWh를 확인하기 위해 Solar API는 Clean Power Research에서 관리하는 데이터베이스를 참조합니다.

Solar API는 가정에서 소비하는 kWh 수, 집 지붕의 사용 가능한 면적, 집 위치의 태양광 잠재력을 사용하여 하나 이상의 가능한 태양광 설치 규모를 평가하고 가장 많은 절감액을 제공하는 규모를 추천합니다.

태양광 패널 설치 규모는 kW 등급으로 측정됩니다. kW 등급은 구성의 태양광 패널 수와 각 패널의 전력 등급(와트 단위)에 따라 달라집니다.

설치의 kW 등급은 kWh로 측정되고 가변적인 설치의 에너지 출력과 동일하지 않습니다. 설치의 kWh 출력은 다음과 같은 요소에 따라 달라집니다.

• 현재 시간
• 날씨
• 태양에 대한 패널의 방향
• 주변 물체로 인해 패널에 드리워진 그림자
• 지역별 태양광 잠재 발전량
• 설치 기간

Solar API는 태양광 발전 시스템의 연간 에너지 생산량을 추정할 때 지역별 태양광 잠재력, 설치 연령과 같은 요소를 고려합니다.

지붕의 사용 가능한 면적을 확인하고 지붕에서 지원할 수 있는 태양광 발전 시스템 용량을 추정하기 위해 Solar API는 항공 이미지와 고급 3D 모델링을 사용합니다.

값 및 계산에 대한 자세한 설명

다음 섹션에서는 Solar API가 미국의 특정 구조물에 대한 태양광 설치 비용, 절감액, 크기를 계산하는 방법을 설명합니다.

계산 설명에서는 용어를 사용하여 계산의 값을 나타냅니다. 용어에 대한 설명은 계산에 사용된 용어의 정의를 참고하세요.

연간 가구 에너지 소비량

앞서 언급한 바와 같이 Solar API는 월별 청구 금액과 가구가 위치한 지역의 전기 요금을 기준으로 월별 전기 소비량을 결정합니다. 가구의 월별 전기 소비량을 확인한 후 다음 수식을 사용하여 연간 에너지 소비량을 kWh로 계산합니다.

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

태양광 발전 시스템의 수명 동안 가정의 에너지 소비량은 매년 동일하게 유지된다고 가정합니다. Solar API는 태양광 발전 시스템의 수명을 20년으로 가정합니다.

연간 태양 에너지 생산량

Solar API는 햇빛의 강도, 햇빛의 각도, 지역에서 연간 사용할 수 있는 햇빛 시간 수와 같은 요인을 고려하여 태양광 설치의 연간 에너지 생산량을 추정합니다.

태양광 설비는 직류 (DC) 전기를 생산하며, 가정에서 사용하려면 인버터로 교류 (AC) 전기로 변환해야 합니다. 변환 과정에서 일부 전기가 손실되며 인버터의 효율성이 손실되는 양을 결정합니다.

변환 프로세스의 효율성을 DC to AC derate라고 합니다. 손실을 고려하기 위해 Solar API는 태양광 설치의 연간 출력을 DC-AC 디레이트 0.85로 곱합니다. 결과는 다음 공식과 같이 AC 전기의 연간 생산량입니다.

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

설치에서 생산하는 에너지 양은 설치 수명 동안 매년 약 0.5%씩 감소합니다. 이를 고려하기 위해 Solar API는 첫해 이후 설치의 연간 AC 출력을 설치의 예상 수명인 20년에 걸쳐 매년 99.5%(0.995)씩 곱합니다. 다음 표를 참고하세요.

태양광 패널 효율은 일정한 비율로 감소하므로 기본적으로 a = initialAcKwhPerYear, r = efficiencyDepreciationFactor인 기하급수입니다. 기하급수 합을 사용하여 LifetimeProductionAcKwh를 계산할 수 있습니다.

LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))

태양광을 사용한 전기 요금

지붕 크기나 기타 요인으로 인해 설치 크기가 제한되는 경우 태양광 발전 시스템에서 가정에서 소비하는 것보다 적은 전기를 생산할 수 있습니다. 이러한 경우 가구는 다음 공식에 따라 매년 일정량의 전기에 대한 공공요금을 지불해야 할 수 있습니다.

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

이 비용을 고려하기 위해 Solar API는 태양광 설치 수명 동안 가구에서 유틸리티로부터 필요로 하는 예상 전기량(kWh)에 청구 비용 모델을 적용합니다. 다음 공식은 이 계산을 보여줍니다.

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

전기 요금의 연간 인상을 고려하기 위해 미국 지역에는 연간 2.2%(0.22)의 costIncreaseFactor를 적용합니다.

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

인플레이션으로 인해 향후 비용 추정치에서 통화 가치를 할인해야 합니다. 이를 고려하기 위해 미국 위치의 모델에 4% 할인율을 적용합니다.

discountRate = 1 + 4% = 1.04

다음 표는 태양광 설치 수명 동안 매년 공공요금 청구액이 계산되는 방식을 보여줍니다. remainingLifetimeUtilityBill은 태양광 설치의 수명인 20년 동안의 각 유틸리티 요금의 합계입니다.

태양광이 없는 경우의 전기 비용

태양광을 설치할 경우 가구에서 절약할 수 있는 금액을 계산하려면 태양광을 설치하지 않을 경우 가구에서 지불할 수 있는 금액도 계산해야 합니다.

태양광으로 전기 요금을 계산할 때와 마찬가지로 costIncreaseFactor 1.022와 discountRate 1.04를 계산에 적용하여 전기 요금 인상과 인플레이션을 고려해야 합니다.

다음 표는 태양광 설치 수명 동안 태양광이 없는 각 연도의 공공요금 청구액이 계산되는 방식을 보여줍니다. costOfElectricityWithoutSolar는 태양광을 설치한 경우의 전기 비용을 계산할 때 사용한 것과 동일한 20년 동안의 전기 요금의 합계입니다.

태양광 설치 비용

Solar API는 제공하는 추정치에 권장되는 태양광 구성 설치 비용을 포함합니다. 설치 비용을 추정하기 위해 Solar API는 현지화된 설치 비용 모델과 설치 크기를 사용합니다.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

인센티브

정부 기관에서 태양광 설치에 대한 인센티브를 제공할 수 있습니다. 인센티브는 세액 공제 형태로 제공되는 경우가 많습니다. 태양광 API는 가구의 위치를 기반으로 현재 가구에서 사용할 수 있는 인센티브를 총비용 추정치에서 차감합니다.

태양광 설치 시 총비용

Solar API는 다음 공식을 사용하여 태양광 구성의 총 20년 비용을 계산합니다.

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

총 절감액

Solar API는 다음 공식을 사용하여 가구의 절감액을 계산합니다.

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API는 가능한 각 설치 크기에 대해 위의 계산을 수행한 다음 가구에 최대 절감액을 제공하는 설치 크기를 추천합니다. 예상 절감액은 추천과 함께 반환됩니다.