Menghitung biaya tenaga surya dan penghematan (khusus AS)

Dokumen ini menjelaskan cara Solar API menghitung berbagai nilai yang digunakannya untuk merekomendasikan pemasangan panel surya dan untuk memperkirakan biaya serta penghematan biaya untuk alamat di Amerika Serikat.

Jika Anda memasukkan alamat tempat tinggal di wilayah AS yang tercakup, Solar API akan menampilkan estimasi berikut:

• Jumlah sinar matahari yang diterima rumah setiap tahun
• Seberapa luas ruang atap untuk pemasangan panel surya
• Berapa banyak penghematan, dalam dolar AS, yang dapat diperoleh rumah selama masa pakai sistem tenaga surya selama 20 tahun
• Tagihan listrik bulanan rata-rata untuk rumah di area Anda, yang dapat Anda sesuaikan untuk rumah Anda
• Ukuran yang direkomendasikan, diukur dalam kilowatt (kW), untuk sistem tenaga surya di rumah

Meskipun Solar API memberikan estimasi untuk setiap struktur yang memiliki datanya, estimasi yang diberikannya paling cocok untuk tempat tinggal atau struktur komersial kecil. Solar API merekomendasikan ukuran instalasi panel surya yang memaksimalkan penghematan tanpa menghasilkan lebih banyak energi dalam setahun daripada yang dapat dikonsumsi rumah tangga. Solar API tidak menghitung nilai yang terkait dengan produksi energi berlebih.

Ukuran instalasi yang direkomendasikan dibatasi untuk konsumsi energi tahunan karena sejumlah alasan, tetapi terutama karena rumah tangga di AS saat ini hanya memperoleh sedikit atau tidak memperoleh manfaat finansial dari produksi energi berlebih. Di lokasi AS yang memiliki pengukuran bersih, kredit yang diperoleh dari produksi energi berlebih biasanya akan habis masa berlakunya seiring waktu.

Nilai yang diperlukan untuk analisis keuangan untuk lokasi di Amerika Serikat

Dari setiap instance SolarPanelConfig dalam respons API, Anda memerlukan dua nilai untuk melakukan analisis keuangan untuk instance tersebut:

• panelsCount: Jumlah panel surya dalam instalasi. Anda menggunakan nilai ini dalam penghitungan installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: Seberapa banyak energi sinar matahari yang ditangkap tata letak selama setahun, dalam kWh DC, mengingat panelsCount tertentu. Anda menggunakan nilai ini dalam perhitungan produksi AC energi surya tahunan (initialAcKwhPerYear) setiap installationSize.

Selain itu, Anda perlu mengumpulkan nilai khusus lokasi untuk variabel berikut yang akan digunakan dalam penghitungan:

• billCostModel(): Model Anda untuk menentukan biaya, dalam mata uang lokal, yang dibayar oleh rumah tangga untuk menggunakan sejumlah kWh tertentu. Tarif listrik yang dikenakan perusahaan listrik dapat bervariasi dari hari ke hari atau dari jam ke jam, bergantung pada hal-hal seperti permintaan, waktu, dan jumlah listrik yang dikonsumsi rumah tangga. Anda mungkin perlu memperkirakan biaya rata-rata.
• costIncreaseFactor: Solar API menggunakan 1,022 (kenaikan tahunan 2,2%) untuk lokasi di Amerika Serikat.
• dcToAcDerate: Efisiensi inverter dalam mengonversi listrik DC yang dihasilkan oleh panel surya menjadi listrik AC yang digunakan di rumah. Solar API menggunakan 85% untuk lokasi di AS.
• discountRate: Solar API menggunakan 1,04 (peningkatan tahunan 4%) untuk lokasi di Amerika Serikat.
• efficiencyDepreciationFactor: Seberapa besar penurunan efisiensi panel surya setiap tahun. Solar API menggunakan 0,995 (penurunan tahunan 0,5%) untuk lokasi di Amerika Serikat.
• insentif: Sertakan insentif moneter untuk memasang panel surya yang diberikan oleh entitas pemerintah di area Anda.
• installationCostModel(): Metode Anda untuk memperkirakan biaya pemasangan panel surya dalam mata uang lokal untuk installationSize tertentu. Model biaya biasanya memperhitungkan biaya tenaga kerja dan material lokal untuk installationSize tertentu.
• installationLifeSpan: Perkiraan masa pakai instalasi panel surya. Solar API menggunakan 20 tahun. Sesuaikan nilai ini sesuai kebutuhan untuk area Anda.
• kWhConsumptionModel(): Model Anda untuk menentukan jumlah energi yang dikonsumsi rumah tangga berdasarkan tagihan bulanan. Dalam bentuknya yang paling sederhana, Anda akan membagi tagihan dengan biaya rata-rata kWh di lokasi rumah tangga.
• monthlyBill: tagihan listrik bulanan rata-rata untuk rumah tangga subjek.
• monthlyKWhEnergyConsumption: Perkiraan jumlah rata-rata listrik yang dikonsumsi rumah tangga di lokasi tertentu dalam sebulan, yang diukur dalam KWh.

Dengan nilai ini dan informasi yang diberikan oleh respons API, Anda dapat melakukan perhitungan yang diperlukan untuk merekomendasikan installationSize terbaik untuk lokasi yang tidak tercakup oleh Solar API.

Cara kerjanya

Tagihan listrik bulanan rata-rata adalah kunci untuk penghitungan lainnya.

Solar API awalnya mendasarkan perhitungannya pada jumlah tagihan bulanan yang telah dipilih sebelumnya. Jika perlu, Anda dapat memilih jumlah lain yang lebih akurat mencerminkan tagihan bulanan rata-rata Anda.

Dengan mengetahui jumlah tagihan bulanan dan biaya listrik saat ini di lokasi tertentu, Solar API dapat memperkirakan jumlah kilowatt jam (kWh) listrik yang dikonsumsi rumah tangga setiap bulan. Untuk mengetahui biaya listrik saat ini di sekitar AS, dan untuk menentukan kWh dari tagihan bulanan, Solar API mereferensikan database yang dikelola oleh Clean Power Research.

Dengan menggunakan jumlah kWh yang dikonsumsi rumah tangga, area atap rumah yang dapat digunakan, dan potensi tenaga surya di lokasi rumah, Solar API mengevaluasi satu atau beberapa kemungkinan ukuran instalasi tenaga surya dan merekomendasikan ukuran yang memberikan penghematan paling besar.

Ukuran instalasi panel surya diukur berdasarkan rating kW-nya. Peringkat kW bergantung pada jumlah panel surya dalam konfigurasi dan peringkat daya, yang diukur dalam watt, dari setiap panel.

Rating kW instalasi tidak sama dengan output energi instalasi, yang diukur dalam kWh dan bervariasi. Output kWh instalasi bergantung pada faktor-faktor seperti berikut:

• Waktu
• Cuaca
• Orientasi panel terhadap matahari
• Bayangan apa pun yang jatuh pada panel oleh objek di sekitar
• Potensi tenaga surya regional
• Usia penginstalan

Solar API mencakup faktor-faktor seperti potensi tenaga surya regional dan usia instalasi dalam estimasi produksi energi tahunan dari instalasi tenaga surya.

Untuk menentukan area atap yang dapat digunakan dan memperkirakan ukuran instalasi panel surya yang dapat didukungnya, Solar API menggunakan citra udara dan pemodelan 3D canggih.

Penjelasan mendetail tentang nilai dan perhitungan

Bagian berikut menjelaskan cara Solar API menghitung biaya, penghematan, dan ukuran instalasi surya untuk struktur tertentu di Amerika Serikat.

Penjelasan penghitungan menggunakan istilah untuk merepresentasikan nilai dalam penghitungan. Untuk penjelasan istilah, lihat Definisi istilah yang digunakan dalam perhitungan kami.

Konsumsi energi rumah tangga tahunan

Seperti yang disebutkan sebelumnya, Solar API menentukan konsumsi listrik bulanan berdasarkan jumlah tagihan bulanan dan biaya listrik di lokasi rumah. Setelah menentukan konsumsi listrik bulanan rumah tangga, kami menghitung konsumsi energi tahunan dalam KWh menggunakan rumus berikut:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

Konsumsi energi rumah tangga diasumsikan tetap sama dari tahun ke tahun selama masa pakai instalasi tenaga surya. Solar API mengasumsikan masa pakai instalasi panel surya adalah 20 tahun.

Produksi energi surya tahunan

Solar API memperkirakan produksi energi tahunan dari instalasi surya dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti intensitas sinar matahari, sudut sinar matahari, dan jumlah jam sinar matahari yang dapat digunakan di suatu wilayah setiap tahunnya.

Instalasi surya menghasilkan listrik arus searah (DC), yang harus diubah menjadi listrik arus bolak-balik (AC) oleh inverter sebelum Anda dapat menggunakannya di rumah. Sebagian listrik hilang selama proses konversi, dan efisiensi inverter menentukan berapa banyak listrik yang hilang.

Efisiensi proses konversi disebut sebagai pengurangan daya DC ke AC. Untuk memperhitungkan kerugian, Solar API mengalikan output tahunan instalasi surya dengan penurunan nilai DC ke AC sebesar 0,85. Hasilnya adalah produksi listrik AC tahunan, seperti yang ditunjukkan dalam formula berikut:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

Jumlah energi yang dihasilkan instalasi menurun sekitar 0,5% setiap tahun selama masa pakai instalasi. Untuk memperhitungkan hal ini, setelah tahun pertama, Solar API mengalikan output AC tahunan instalasi dengan 99,5%, atau 0,995, setiap tahun selama perkiraan masa pakai instalasi 20 tahun. Hal ini diilustrasikan dalam tabel berikut.

Karena efisiensi panel surya menurun pada tingkat yang konstan, pada dasarnya ini adalah deret geometri dengan a = initialAcKwhPerYear dan r = efficiencyDepreciationFactor. Kita dapat menggunakan jumlah geometris untuk menghitung LifetimeProductionAcKwh:

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

Biaya listrik dengan panel surya

Jika ukuran instalasi dibatasi oleh ukuran atap atau faktor lain, instalasi panel surya mungkin menghasilkan lebih sedikit listrik daripada yang dikonsumsi rumah tangga. Dalam kasus ini, rumah tangga kemungkinan harus membayar listrik dalam jumlah tertentu setiap tahun, seperti yang ditunjukkan dalam formula berikut:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

Untuk memperhitungkan biaya ini, Solar API menerapkan model biaya tagihan ke perkiraan jumlah listrik, dalam kWh, yang dibutuhkan rumah tangga dari utilitas selama masa pakai instalasi tenaga surya. Rumus berikut menggambarkan perhitungan ini:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

Untuk memperhitungkan kenaikan biaya listrik tahunan, kami menerapkan costIncreaseFactor sebesar 2,2%, atau 0,22, per tahun untuk lokasi di AS:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

Karena inflasi, kita harus mendiskon nilai mata uang dalam perkiraan biaya di masa mendatang. Untuk memperhitungkan hal ini, kami menerapkan tingkat diskon sebesar 4% ke model kami untuk lokasi di AS:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

Tabel berikut menunjukkan cara menghitung tagihan listrik setiap tahun selama masa pakai instalasi surya. remainingLifetimeUtilityBill adalah jumlah total tagihan listrik untuk setiap 20 tahun masa pakai instalasi panel surya.

Biaya listrik tanpa panel surya

Untuk menghitung jumlah penghematan yang mungkin didapatkan rumah tangga jika memasang panel surya, kita juga harus menghitung jumlah yang mungkin dibayar rumah tangga jika tidak memasang panel surya.

Kita harus kembali memperhitungkan kenaikan biaya listrik dan inflasi dengan menerapkan costIncreaseFactor sebesar 1,022 dan discountRate sebesar 1,04 ke dalam penghitungan, seperti yang kita lakukan saat menghitung biaya listrik dengan tenaga surya.

Tabel berikut menunjukkan cara menghitung tagihan listrik setiap tahun tanpa tenaga surya selama masa pakai instalasi tenaga surya. costOfElectricityWithoutSolar adalah jumlah total tagihan listrik selama periode 20 tahun yang sama dengan yang kita gunakan untuk biaya listrik dengan tenaga surya.

Biaya pemasangan panel surya

Solar API menyertakan biaya pemasangan konfigurasi surya yang direkomendasikan dalam perkiraan yang diberikannya. Untuk memperkirakan biaya pemasangan, Solar API menggunakan model biaya pemasangan yang dilokalkan dan ukuran pemasangan.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

Insentif

Entitas pemerintah dapat memberikan insentif untuk pemasangan panel surya. Insentif sering kali berupa kredit pajak. Berdasarkan lokasi rumah tangga, Solar API mengurangi insentif apa pun yang saat ini tersedia untuk rumah tangga dari perkiraan total biaya.

Total biaya dengan pemasangan panel surya

Solar API menghitung total biaya konfigurasi panel surya selama 20 tahun dengan menggunakan rumus berikut:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

Total penghematan

Solar API menghitung penghematan untuk rumah tangga menggunakan rumus berikut:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API melakukan perhitungan di atas untuk setiap kemungkinan ukuran instalasi, lalu merekomendasikan ukuran instalasi yang memberikan penghematan maksimum bagi rumah tangga. Jumlah perkiraan penghematan ditampilkan bersama rekomendasi.