คำนวณค่าใช้จ่ายและการประหยัดค่าใช้จ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ (สหรัฐอเมริกาเท่านั้น)

เอกสารนี้อธิบายวิธีที่ Solar API คํานวณค่าต่างๆ ที่ใช้เพื่อแนะนําการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ และเพื่อประมาณค่าใช้จ่ายและการประหยัดค่าใช้จ่ายสําหรับที่อยู่ในสหรัฐอเมริกา

หากคุณป้อนที่อยู่ของที่พักในภูมิภาคที่ครอบคลุมของสหรัฐอเมริกา Solar API จะแสดงค่าประมาณต่อไปนี้

• ปริมาณแสงแดดที่บ้านได้รับต่อปี
• หลังคามีพื้นที่เพียงพอสำหรับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์หรือไม่
• เงินที่ประหยัดได้ (ในสกุลเงินดอลลาร์สหรัฐ) ตลอดอายุการใช้งาน 20 ปีของระบบสุริยะในบ้าน
• ค่าไฟฟ้ารายเดือนโดยเฉลี่ยของบ้านในพื้นที่ของคุณ ซึ่งคุณปรับสำหรับบ้านของตัวเองได้
• ขนาดที่แนะนำซึ่งวัดเป็นกิโลวัตต์ (kW) สำหรับระบบโซลาร์เซลล์ในบ้าน

แม้ว่า Solar API จะแสดงค่าประมาณสำหรับโครงสร้างที่มีข้อมูล แต่ค่าประมาณที่แสดงจะเหมาะกับที่อยู่อาศัยหรืออาคารพาณิชย์ขนาดเล็กมากที่สุด Solar API จะแนะนำขนาดการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่ประหยัดพลังงานได้สูงสุดโดยไม่ผลิตพลังงานในปีหนึ่งมากกว่าที่ครอบครัวหนึ่งๆ จะใช้ได้ Solar API จะไม่คํานวณค่าที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานส่วนเกิน

ขนาดการติดตั้งที่แนะนำจะจำกัดตามปริมาณการใช้พลังงานรายปีด้วยเหตุผลหลายประการ แต่สาเหตุหลักคือปัจจุบันครอบครัวในสหรัฐอเมริกาได้รับประโยชน์ทางการเงินเพียงเล็กน้อยหรือไม่ได้รับประโยชน์เลยจากการผลิตพลังงานส่วนเกิน ในสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกาที่มีระบบการวัดผลสุทธิ เครดิตที่ได้รับจากการผลิตพลังงานส่วนเกินมักจะหมดอายุเมื่อเวลาผ่านไป

ค่าที่จําเป็นสําหรับการวิเคราะห์ทางการเงินสําหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา

จากอินสแตนซ์ SolarPanelConfig แต่ละรายการในการตอบกลับของ API คุณต้องใช้ค่า 2 ค่าเพื่อทำการวิเคราะห์ทางการเงินสำหรับอินสแตนซ์นั้นๆ ดังนี้

• panelsCount: จํานวนแผงโซลาร์เซลล์ในการติดตั้ง คุณใช้ค่านี้ในการคำนวณ installationSize
• yearlyEnergyDcKwh: ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผังรับได้ตลอดทั้งปีเป็น panelsCount หนึ่งๆ ในรูปแบบ DC kWh คุณใช้ค่านี้ในการคำนวณการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ AC รายปี (initialAcKwhPerYear) ของ installationSize แต่ละรายการ

นอกจากนี้ คุณยังต้องรวบรวมค่าเฉพาะสถานที่สำหรับตัวแปรต่อไปนี้ที่จะใช้ในการคํานวณ

• billCostModel(): รูปแบบในการกำหนดต้นทุนในสกุลเงินท้องถิ่นที่จ่ายโดยครอบครัวสำหรับการใช้ kWh จำนวนหนึ่งๆ อัตราค่าไฟฟ้าที่เรียกเก็บจากสาธารณูปโภคอาจแตกต่างกันไปในแต่ละวันหรือในแต่ละชั่วโมง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ดีมานด์ เวลาของวัน และปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ในบ้าน คุณอาจต้องประมาณค่าใช้จ่ายเฉลี่ย
• costIncreaseFactor: Solar API ใช้ 1.022 (เพิ่มขึ้น 2.2% ต่อปี) สำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา
• dcToAcDerate: ประสิทธิภาพที่อินเวอร์เตอร์แปลงไฟฟ้า DC ที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์เป็นไฟฟ้า AC ที่ใช้ในครัวเรือน Solar API ใช้ 85% สำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา
• discountRate: Solar API ใช้ 1.04 (เพิ่มขึ้น 4% ต่อปี) สำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา
• efficiencyDepreciationFactor: ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ลดลงเท่าใดในแต่ละปี Solar API ใช้ 0.995 (0.5% การลดลงรายปี) สำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา
• สิ่งจูงใจ: ระบุสิ่งจูงใจทางการเงินสำหรับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่หน่วยงานภาครัฐในพื้นที่ของคุณมอบให้
• installationCostModel(): วิธีการประมาณค่าใช้จ่ายในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในสกุลเงินท้องถิ่นสำหรับ installationSize หนึ่งๆ โดยปกติแล้ว รูปแบบต้นทุนจะพิจารณาต้นทุนแรงงานและวัสดุในท้องถิ่นสำหรับinstallationSizeหนึ่งๆ
• installationLifeSpan: อายุการใช้งานที่คาดไว้ของการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ Solar API ใช้ 20 ปี ปรับค่านี้ตามต้องการสำหรับพื้นที่ของคุณ
• kWhConsumptionModel(): โมเดลของคุณสำหรับกำหนดปริมาณพลังงานที่ใช้ในบ้านโดยอิงตามค่าไฟรายเดือน วิธีที่ง่ายที่สุดคือหารค่าไฟฟ้าด้วยต้นทุนเฉลี่ยต่อ kWh ณ สถานที่ตั้งของครอบครัว
• monthlyBill: ค่าไฟรายเดือนโดยเฉลี่ยของครอบครัวที่เป็นประเด็น
• monthlyKWhEnergyConsumption: ค่าประมาณของปริมาณไฟฟ้าเฉลี่ยที่ใช้ในบ้านในสถานที่หนึ่งๆ ในหนึ่งเดือน ซึ่งวัดเป็น KWh

เมื่อใช้ค่าเหล่านี้และข้อมูลที่ได้จากคำตอบของ API คุณจะคำนวณข้อมูลที่จำเป็นเพื่อแนะนำ installationSize ที่ดีที่สุดสำหรับสถานที่ที่ไม่ได้อยู่ในขอบเขตของ Solar API ได้

วิธีการทำงาน

บิลค่าไฟรายเดือนโดยเฉลี่ยคือกุญแจสำคัญในการคำนวณที่เหลือ

ในตอนแรก Solar API จะคำนวณตามจํานวนการเรียกเก็บเงินรายเดือนที่เลือกไว้ล่วงหน้า หากจำเป็น คุณสามารถเลือกจำนวนเงินอื่นที่แสดงถึงค่าเฉลี่ยการเรียกเก็บเงินรายเดือนของคุณเองได้อย่างแม่นยำมากขึ้น

เมื่อทราบจํานวนค่าไฟรายเดือนและค่าไฟฟ้าปัจจุบันในสถานที่หนึ่งๆ Solar API จะประมาณจํานวนกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ของไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านแต่ละเดือนได้ สำหรับค่าไฟฟ้าปัจจุบันทั่วสหรัฐอเมริกา และเพื่อกำหนด kWh จากค่าไฟรายเดือน Solar API จะอ้างอิงฐานข้อมูลที่ดูแลโดย Clean Power Research

Solar API จะประเมินขนาดการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่เป็นไปได้อย่างน้อย 1 ขนาดโดยใช้จำนวน kWh ที่ครอบครัวหนึ่งใช้ พื้นที่หลังคาที่ใช้งานได้ของบ้าน และศักยภาพในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ของตำแหน่งบ้าน และแนะนำขนาดที่ประหยัดที่สุด

ขนาดการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จะวัดจากกำลังไฟฟ้าที่รับได้ (kW) กำลังไฟฟ้าที่จ่ายต่อกิโลวัตต์จะขึ้นอยู่กับจำนวนแผงโซลาร์เซลล์ในการกำหนดค่าและกำลังไฟฟ้าที่จ่ายต่อแผงซึ่งวัดเป็นวัตต์

กำลังไฟฟ้า (kW) ของการติดตั้งไม่เหมือนกับกำลังไฟฟ้า (kWh) ของการติดตั้ง ซึ่งวัดเป็น kWh และผันแปรได้ กำลังไฟฟ้า kWh ของการติดตั้งขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น

• ช่วงเวลาของวัน
• สภาพอากาศ
• การวางแนวแผงรับแสงอาทิตย์
• เงาที่วัตถุใกล้เคียงทอดลงบนแผง
• ศักยภาพในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ระดับภูมิภาค
• อายุของการติดตั้ง

Solar API จะพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ศักยภาพของแสงอาทิตย์ระดับภูมิภาคและอายุของการติดตั้งในการประเมินการผลิตพลังงานต่อปีของการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์

Solar API ใช้ภาพถ่ายทางอากาศและการสร้างแบบจำลอง 3 มิติขั้นสูงเพื่อระบุพื้นที่หลังคาที่ใช้งานได้และประเมินขนาดการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่รองรับ

คําอธิบายค่าและการคำนวณโดยละเอียด

ส่วนต่อไปนี้จะอธิบายวิธีที่ Solar API คํานวณต้นทุน การประหยัด และขนาดการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์สําหรับโครงสร้างหนึ่งๆ ในสหรัฐอเมริกา

คําอธิบายการคํานวณใช้คําศัพท์เพื่อแสดงค่าในการคำนวณ ดูคำอธิบายของคำศัพท์ได้ที่คำจำกัดความของคำศัพท์ที่ใช้ในการคำนวณ

ปริมาณการใช้พลังงานต่อปีของครัวเรือน

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Solar API จะกำหนดปริมาณการใช้ไฟฟ้ารายเดือนตามจำนวนค่าไฟฟ้ารายเดือนและค่าไฟฟ้าของพื้นที่ที่ครอบครัวอาศัยอยู่ หลังจากพิจารณาปริมาณการใช้ไฟฟ้ารายเดือนของครัวเรือนแล้ว เราจะคำนวณปริมาณการใช้พลังงานรายปีเป็น KWh โดยใช้สูตรต่อไปนี้

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

สมมติว่าปริมาณการใช้พลังงานของครอบครัวจะเท่าเดิมทุกปีตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ Solar API จะถือว่าอายุการใช้งานของการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์คือ 20 ปี

การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ต่อปี

Solar API จะประมาณการผลิตพลังงานต่อปีของการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับความเข้มของแสงอาทิตย์ มุมของแสงอาทิตย์ และจำนวนชั่วโมงที่มีแสงแดดที่ใช้ได้ในแต่ละภูมิภาค

การติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์จะผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ซึ่งต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยอินเวอร์เตอร์ก่อนจึงจะใช้ไฟฟ้าในบ้านได้ ไฟฟ้าบางส่วนจะสูญเสียไปในระหว่างกระบวนการแปลง และประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์จะเป็นตัวกำหนดปริมาณไฟฟ้าที่สูญเสียไป

ประสิทธิภาพของกระบวนการแปลงเรียกว่า DC to AC derate Solar API จะคูณเอาต์พุตต่อปีของการติดตั้งโซลาร์เซลล์ด้วยอัตรากำลังไฟฟ้าที่ลดลงจาก DC เป็น AC ที่ 0.85 เพื่อพิจารณาการสูญเสีย ผลลัพธ์ที่ได้คือการผลิตไฟฟ้ากระแสสลับรายปี ดังที่แสดงในสูตรต่อไปนี้

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

ปริมาณพลังงานที่การติดตั้งผลิตจะลดลงประมาณ 0.5% ในแต่ละปีตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้ง เพื่อพิจารณาเรื่องนี้ หลังจากปีแรก Solar API จะคูณเอาต์พุต AC รายปีของการติดตั้งด้วย 99.5% หรือ 0.995 ในแต่ละปีตลอดอายุการใช้งานโดยประมาณ 20 ปีของการติดตั้ง ข้อมูลนี้แสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้

ปี	การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ต่อปี (kWh)
1	initialAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0.995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0.99519

เนื่องจากประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์จะลดลงในอัตราที่คงที่ สูตรนี้จึงถือเป็นอนุกรมเรขาคณิตโดยพื้นฐาน โดยที่ a = initialAcKwhPerYear และ r = efficiencyDepreciationFactor เราสามารถใช้ผลรวมเชิงเรขาคณิตเพื่อคํานวณ LifetimeProductionAcKwh ดังนี้

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

ค่าไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

หากขนาดของการติดตั้งถูกจำกัดด้วยขนาดหลังคาหรือปัจจัยอื่นๆ การติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์อาจผลิตไฟฟ้าได้น้อยกว่าที่ครอบครัวใช้ ในกรณีเหล่านี้ ครัวเรือนมีแนวโน้มที่จะต้องจ่ายค่าสาธารณูปโภคสำหรับไฟฟ้าบางส่วนในแต่ละปี ดังที่แสดงในสูตรต่อไปนี้

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

Solar API จะพิจารณาต้นทุนนี้โดยใช้รูปแบบต้นทุนการเรียกเก็บเงินกับปริมาณไฟฟ้าโดยประมาณ (kWh) ที่ครอบครัวหนึ่งๆ ต้องใช้จากสาธารณูปโภคตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ สูตรต่อไปนี้แสดงการคำนวณนี้

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

เราใช้ costIncreaseFactor เท่ากับ 2.2% หรือ 0.22 ต่อปีสำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา เพื่อพิจารณาค่าใช้จ่ายไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทุกปี โดยคำนวณดังนี้

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

เราต้องหักมูลค่าของสกุลเงินในค่าประมาณค่าใช้จ่ายในอนาคตเนื่องจากภาวะเงินเฟ้อ เราจึงใช้อัตราส่วนลด 4% กับรูปแบบราคาสำหรับสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา ดังนี้

discountRate = 1 + 4% = 1.04

ตารางต่อไปนี้แสดงวิธีคำนวณค่าสาธารณูปโภคของแต่ละปีตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ remainingLifetimeUtilityBill คือผลรวมของค่าสาธารณูปโภคตลอดอายุการใช้งาน 20 ปีของการติดตั้งระบบโซลาร์

ปี	ค่าสาธารณูปโภครายปีเป็นสกุลเงินท้องถิ่นปัจจุบัน (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
รวม	remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + …. + annualUtilityBillEstimateYear20

ค่าไฟฟ้าที่ไม่มีแผงโซลาร์เซลล์

ในการคำนวณว่าครอบครัวหนึ่งๆ อาจประหยัดได้เท่าไรหากติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ เราจะต้องคำนวณด้วยว่าครอบครัวหนึ่งๆ อาจต้องจ่ายเท่าไรหากไม่ติดตั้ง

เราต้องคำนึงถึงค่าไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นและอัตราเงินเฟ้ออีกครั้งด้วยการใช้ costIncreaseFactor เท่ากับ 1.022 และ discountRate เท่ากับ 1.04 ในการคำนวณ เช่นเดียวกับที่เราทำเมื่อคำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ตารางต่อไปนี้แสดงวิธีคำนวณค่าสาธารณูปโภคในแต่ละปีที่ไม่มีการติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ตลอดอายุการใช้งานของการติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ costOfElectricityWithoutSolar คือผลรวมของค่าสาธารณูปโภคตลอดระยะเวลา 20 ปีเดียวกันกับที่เราใช้สำหรับค่าไฟฟ้าที่มีโซลาร์เซลล์

ปี	ใบเรียกเก็บเงินค่าสาธารณูปโภครายปี (USD)
1	monthlyBill x 12
2	monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419
รวม	ยอดรวมของค่าไฟฟ้ารายปีทั้งหมด ซึ่งเขียนได้อีกแบบหนึ่งคือ costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์

Solar API จะรวมค่าใช้จ่ายในการติดตั้งการกำหนดค่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่แนะนำไว้ในค่าประมาณที่แสดง Solar API ใช้โมเดลต้นทุนการติดตั้งที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นและขนาดการติดตั้งเพื่อประมาณค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

สิ่งจูงใจ

หน่วยงานรัฐอาจให้สิ่งจูงใจสำหรับการติดตั้งโซลาร์เซลล์ โดยมักอยู่ในรูปแบบเครดิตภาษี Solar API จะหักสิ่งจูงใจที่พร้อมให้ใช้งานในปัจจุบันของครอบครัวออกจากค่าใช้จ่ายโดยประมาณทั้งหมดโดยอิงตามสถานที่ตั้งของครอบครัว

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์

Solar API จะคํานวณต้นทุนทั้งหมด 20 ปีของการกำหนดค่าระบบพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้สูตรต่อไปนี้

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดที่ประหยัดได้

Solar API จะคำนวณเงินที่ประหยัดได้สำหรับครอบครัวโดยใช้สูตรต่อไปนี้

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API จะทําการคํานวณข้างต้นสําหรับขนาดการติดตั้งที่เป็นไปได้แต่ละขนาด จากนั้นจะแนะนําขนาดการติดตั้งที่ประหยัดค่าใช้จ่ายสูงสุดสําหรับครอบครัว ระบบจะแสดงจํานวนเงินประหยัดโดยประมาณพร้อมกับคําแนะนํา