Ten dokument wyjaśnia, jak interfejs Solar API oblicza różne wartości, których używa do rekomendowania instalacji paneli słonecznych oraz szacowania kosztów i oszczędności w przypadku adresów w USA.
Jeśli wpiszesz adres zamieszkania w obsługiwanym regionie Stanów Zjednoczonych, interfejs Solar API wyświetli następujące dane szacunkowe:
- Ilość światła słonecznego docierającego do domu w ciągu roku
- Ile ma miejsca na dach na instalację solarną
- Wysokość oszczędności (w dolarach amerykańskich) dla domu w ciągu 20 lat eksploatacji Układu Słonecznego
- Średni miesięczny rachunek za prąd w Twoich domach w Twojej okolicy, który możesz dostosować
- Zalecana wielkość, mierzona w kilowatach (kW) dla Układu Słonecznego w domu
Chociaż interfejs Solar API dostarcza szacunki dla każdej struktury, dla której posiada dane, przedstawiane przez niego dane szacunkowe najlepiej sprawdzają się w domach mieszkalnych i małych obiektach komercyjnych. Interfejs Solar API rekomenduje instalacje fotowoltaiczne o rozmiarach, które maksymalizują oszczędności bez wytwarzania większej ilości energii w ciągu roku, niż może zużyć gospodarstwo domowe. Solar API nie oblicza wartości związanych z produkcją nadmiarowej energii.
Zalecane rozmiary instalacji są z różnych powodów ograniczone do rocznego zużycia energii, ale głównie dlatego, że gospodarstwa domowe w USA uzyskują obecnie niewielkie lub zerowe korzyści finansowe z nadmiernej produkcji energii. W lokalizacjach w Stanach Zjednoczonych, w których obowiązuje pomiar netto, środki uzyskane z nadmiernej produkcji energii zwykle tracą ważność z upływem czasu.
Wartości wymagane do analizy finansowej dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych
Z każdej instancji SolarPanelConfig w odpowiedzi interfejsu API potrzebujesz 2 wartości do przeprowadzenia analizy finansowej tej instancji:
panelsCount: liczba paneli słonecznych w instalacji. Używając tej wartości, obliczaszinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: ilość energii słonecznej przechwyconej przez układ w ciągu roku, wyrażona w kWh (prąd stały) dla konkretnej wartościpanelsCount. Użyjesz tej wartości do obliczania rocznej produkcji energii słonecznej (initialAcKwhPerYear) w poszczególnych parametrachinstallationSize.
Dodatkowo musisz dla tych zmiennych zebrać wartości zależne od lokalizacji, których użyjesz w obliczeniach:
- billCostModel(): model określania kosztów (w walucie lokalnej) opłacanych przez gospodarstwo domowe za określoną liczbę kWh. Opłaty za media mogą się różnić z dnia na dzień lub o godzinę w zależności od takich czynników jak zapotrzebowanie, pora dnia i ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe. Może być konieczne oszacowanie średniego kosztu.
- costIncreaseFactor: interfejs Solar API używa wartości 1.022 (wzrost o 2,2 rocznie) dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych.
- dcToAcDerate: wydajność, z jaką falownik przekształca prąd elektryczny wytwarzany przez panele słoneczne w prąd prąd przemienny używany w gospodarstwie domowym. W Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa algorytmu 85&percnt.
- discountRate: interfejs Solar API używa wartości 1,04 (4% roczny wzrost) dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych.
- efficiencyDepreciationFactor: o ile spada efektywność paneli słonecznych każdego roku. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa wartości 0,995 (0,5&percnt rocznego spadku).
- Zachęty: uwzględnij wszelkie zachęty finansowe do instalacji paneli słonecznych od instytucji państwowych w Twojej okolicy.
- installationCostModel(): metoda szacowania kosztu instalacji fotowoltaicznej w walucie lokalnej za dany
installationSize. Model kosztowy zazwyczaj uwzględnia lokalne koszty pracy i materiałów w przypadku danego rodzaju danychinstallationSize. - installationLifeSpan: oczekiwany czas eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Solar API używa 20 lat. Dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
- kWhConsumptionModel(): model określania ilości energii zużywanej przez gospodarstwo domowe na podstawie miesięcznego rachunku. W najprostszej formie podzielimy rachunek przez średni koszt kWh w lokalizacji gospodarstwa domowego.
- monthlyBill: średni miesięczny rachunek za prąd w gospodarstwie domowym danego podmiotu.
- monthlyKWhEnergyConsumption: szacunkowa średnia ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w danej lokalizacji w ciągu miesiąca, mierzona w KWh.
Korzystając z tych wartości oraz informacji podanych w odpowiedzi interfejsu API, możesz wykonać obliczenia niezbędne do zarekomendowania najlepszych właściwości installationSize w lokalizacjach, których nie obejmuje Solar API.
Jak to działa
Średni miesięczny rachunek za prąd ma kluczowe znaczenie dla pozostałych obliczeń.
W swoich obliczeniach interfejs Solar API początkowo opiera swoje obliczenia na wstępnie wybranej wysokości miesięcznego rachunku. W razie potrzeby możesz wybrać inną kwotę, która lepiej odzwierciedla Twój średni miesięczny rachunek.
Znając kwotę rachunku miesięcznego i bieżący koszt energii elektrycznej w danej lokalizacji, Solar API może oszacować liczbę kilowatogodzin (kWh) energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w każdym miesiącu. Aby sprawdzić aktualne koszty energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych i aby obliczyć kWh na rachunku miesięcznym, Solar API odwołuje się do baz danych utrzymywanych przez organizację Clean Power Research.
Na podstawie liczby kWh zużywanej przez gospodarstwo domowe, powierzchni użytkowej dachu domu oraz potencjału słonecznego lokalizacji domu, Solar API ocenia co najmniej jedną możliwą wielkość instalacji fotowoltaicznej i zaleca rozmiar, który pozwoli uzyskać największe oszczędności.
Wielkość instalacji paneli słonecznych jest mierzona w kW. Moc w kW zależy od liczby paneli słonecznych w konfiguracji i mocy mierzonej w watach każdego panelu.
Moc obliczeniowa instalacji w kW to nie to samo co moc wyjściowa energii w instalacji, mierzona w kWh i zmienna. Moc obliczeniowa w kWh dla danej instalacji zależy od takich czynników jak:
- Pora dnia
- Pogoda
- Orientacja panelu względem słońca
- wszelkie cienie rzucane na panele przez obiekty w pobliżu;
- Regionalny potencjał paneli słonecznych
- czas instalacji;
Interfejs Solar API uwzględnia w szacunkowej rocznej produkcji energii instalacji słonecznej takie czynniki jak regionalny potencjał paneli słonecznych czy wiek instalacji.
Aby określić użytkową powierzchnię dachu i oszacować wielkość instalacji fotowoltaicznej, jaką może obsłużyć, Solar API wykorzystuje zdjęcia lotnicze i zaawansowane modelowanie 3D.
Szczegółowe objaśnienie wartości i obliczeń
W sekcjach poniżej wyjaśniamy, w jaki sposób interfejs Solar API oblicza koszty, oszczędności i rozmiary instalacji fotowoltaicznych dla danego obiektu w Stanach Zjednoczonych.
W objaśnieniach obliczeń używane są terminy do przedstawienia wartości w obliczeniach. Wyjaśnienie terminów znajdziesz w sekcji Definicje terminów używanych w naszych obliczeniach.
Roczne zużycie energii w gospodarstwie domowym
Jak już wspomnieliśmy, interfejs Solar API określa miesięczne zużycie energii elektrycznej na podstawie miesięcznego rachunku i kosztu energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Po określeniu miesięcznego zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym obliczamy roczne zużycie energii w kWh według tego wzoru:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Przyjmuje się, że zużycie energii w gospodarstwie domowym przez cały czas pracy instalacji fotowoltaicznej pozostaje na niezmienionym poziomie w skali roku. Solar API zakłada, że żywotność instalacji słonecznej wynosi 20 lat.
Roczna produkcja energii słonecznej
Solar API szacuje roczną produkcję energii w instalacji fotowoltaicznej, biorąc pod uwagę takie czynniki jak intensywność nasłonecznienia, kąt padania światła oraz liczba godzin użytego światła słonecznego w danym regionie w ciągu roku.
Instalacje fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną (prąd stały), którą przed użyciem w domu trzeba przekształcić w energię elektryczną za pomocą falownika. W procesie konwertowania tracona jest część energii elektrycznej, a ilość straty zależy od wydajności falownika.
Wydajność procesu konwersji jest nazywana zmniejszeniem prądu stałego do prądu przemiennego. Aby to zrekompensować, interfejs Solar API mnoży roczną moc obliczeniową z instalacji fotowoltaicznej o 0,85 stopnia prądu stałego do prądu zmiennego. Wynikiem jest roczna produkcja energii elektrycznej prądu przemiennego, zgodnie ze wzorem:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
Ilość energii wytwarzanej przez instalację spada o około 0,5% rocznie w całym cyklu życia instalacji. Aby to uwzględnić, po pierwszym roku interfejs Solar API mnoży roczną roczną moc prądu z instalacji przez 99, 5%, czyli 0, 995 roku w ciągu szacowanego 20-letniego cyklu życia instalacji. Zostało to pokazane w tabeli poniżej.
| Rok | Roczna produkcja energii słonecznej (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0,99519 |
Ponieważ wydajność panelu słonecznego zmniejsza się w stałym tempie, jest to w zasadzie ciąg geometryczny, w którym a = początkowyAcKwhPerYear, a r = wydajnośćDepreciationFactor. Za pomocą sumy geometrycznej możemy obliczyć LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Koszt energii elektrycznej z energią słoneczną
Jeśli rozmiar instalacji jest ograniczony przez wielkość dachu lub inne czynniki, instalacje słoneczne mogą generować mniej energii elektrycznej niż zużycie w gospodarstwie domowym. W takich przypadkach gospodarstwo domowe prawdopodobnie będzie musiało w każdym roku płacić za energię elektryczną za określoną część energii elektrycznej, zgodnie ze wzorem:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Aby to uwzględnić, interfejs Solar API stosuje model opłat za korzystanie z energii do szacowanej ilości energii elektrycznej (w kWh) potrzebnej w całym cyklu życia instalacji fotowoltaicznej. Ilustruje to ten wzór:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Aby uwzględnić roczny wzrost kosztów energii elektrycznej, stosujemy dla lokalizacji w USA costIncreaseFactor 2,2% czyli 0, 22 rocznie:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Z powodu inflacji musimy odliczyć wartość waluty w przyszłych prognozach kosztów. W związku z tym stosujemy w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych stawkę zniżkową 4&percnt:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
W tabeli poniżej pokazujemy, jak roczny rachunek za media jest obliczany w przypadku instalacji fotowoltaicznej. remainingLifetimeUtilityBill to suma rachunków za media w każdym z 20 lat eksploatacji instalacji fotowoltaicznej.
| Rok | Roczny rachunek za media w bieżącej wartości w walucie lokalnej (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear x 0,995) x 1,022 / 1,04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear x 0,99519) x 1,02219 / 1,0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| Łącznie | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
Koszt energii elektrycznej bez energii słonecznej
Aby obliczyć, ile można zaoszczędzić w gospodarstwie domowym, korzystając z instalacji fotowoltaicznej, musimy obliczyć, ile zaoszczędziłoby gospodarstwo domowe, jeśli tego nie zrobi.
Musimy też uwzględnić rosnące koszty energii elektrycznej i inflację, stosując do obliczeń wartość costIncreaseFactor 1,022 i discountRate wynoszącej 1,04, tak jak to zrobiliśmy przy obliczaniu kosztu energii elektrycznej za pomocą energii słonecznej.
W tabeli poniżej pokazujemy, jak roczny rachunek za media bez instalacji fotowoltaicznych jest obliczany w całym cyklu życia instalacji fotowoltaicznej. Wartość costOfElectricityWithoutSolar to suma wszystkich rachunków za media w ciągu tego samego 20-letniego okresu, w którym stosowaliśmy opłaty za energię elektryczną.
| Rok | Roczny rachunek za media (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1,022 / 1,04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1,02219 / 1,0419 |
| Łącznie | Suma wszystkich rachunków rocznych, którą można również wyrazić jako costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthBill |
Koszt instalacji fotowoltaicznej
Interfejs Solar API uwzględnia w prognozach koszt instalacji zalecanej konfiguracji fotowoltaicznej. Aby oszacować koszt instalacji, interfejs Solar API wykorzystuje zlokalizowany model kosztów instalacji oraz wielkość instalacji.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Zachęty
Instytucje państwowe mogą oferować zachęty za instalację paneli słonecznych. Zachęty te mają często formę ulg podatkowych. Na podstawie lokalizacji gospodarstwa domowego interfejs Solar API odejmuje wszystkie aktualnie dostępne zachęty od szacunków łącznych kosztów.
Całkowity koszt instalacji fotowoltaicznych
Solar API oblicza łączny 20-letni koszt konfiguracji fotowoltaicznej według tego wzoru:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Łączne oszczędności
Interfejs Solar API oblicza oszczędności według tego wzoru:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API wykonuje powyższe obliczenia dla każdego możliwego rozmiaru instalacji, a następnie zaleca rozmiar instalacji, który zapewnia maksymalne oszczędności w gospodarstwie domowym. Kwota szacunkowych oszczędności zwracana z rekomendacją.