Calcular custos e economias de energia solar (apenas nos EUA)

Este documento explica como a API Solar calcula os diversos valores para recomendar a instalação de painéis solares e estimar os custos e economia de custos para endereços nos EUA.

Se você inserir o endereço de uma residência em uma região coberta dos EUA, o A API Solar mostra as seguintes estimativas:

• Quanta luz solar a casa recebe anualmente
• Espaço do telhado para uma instalação solar
• Quanta economia, em dólares americanos, uma casa pode esperar ao longo de 20 anos de um sistema solar
• A conta média mensal de energia elétrica para casas na sua área, que você pode Ajustar para sua casa
• Um tamanho recomendado, medido em quilowatts (kW), para um sistema solar no casa

Embora a API Solar forneça estimativas para qualquer estrutura que tenha as estimativas disponíveis são mais adequadas para residências ou estruturas comerciais. A API Solar recomenda tamanhos de instalação solar que maximizam a economia sem produzir mais energia em um ano do que uma casa pode consumir. A API Solar não calcula valores relacionados a excesso produção de energia.

Os tamanhos de instalação recomendados são limitados ao consumo anual de energia para por várias razões, mas principalmente porque as famílias dos EUA recebem pouca ou nenhum benefício financeiro com a produção excessiva de energia. Nos locais dos EUA que net metering, créditos os ganhos provenientes da produção excessiva de energia normalmente expiram com o tempo.

Valores obrigatórios para análise financeira para locais nos EUA

Você precisa de dois valores para cada instância de SolarPanelConfig na resposta da API para realizar a análise financeira da instância:

• panelsCount:o número de painéis solares em uma instalação. Você usa esse valor no cálculo de installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh:quanta energia solar um layout captura ao longo do durante um ano, em kWh DC, considerando um panelsCount específico. Você usa isso no cálculo da produção anual de energia solar CA (initialAcKwhPerYear) de cada installationSize.

Além disso, é necessário coletar valores específicos de local para os seguintes elementos: variáveis que você usará nos cálculos:

• billCostModel(): o modelo para determinar o custo, em moeda paga por uma família pelo uso de um determinado número de kWh. Quanto um as tarifas de serviços públicos de eletricidade podem variar de um dia para o outro ou de hora para hora. de acordo com fatores como demanda, hora do dia e quanta eletricidade consumo doméstico. Talvez seja necessário estimar um custo médio.
• costIncreaseFactor:a API Solar usa 1,022 (2,2% aumento anual) para unidades nos EUA.
• dcToAcDerate: a eficiência com que um inversor converte a CC que é produzida pelos painéis solares para a eletricidade CA que é é usado em uma casa. A API Solar usa 85% para os EUA em vários locais.
• discountRate: a API Solar usa 1,04 (4% anual de aumento) para locais nos EUA.
• efficiencyDepreciationFactor:é a eficiência da energia solar de negócios caem a cada ano. A API Solar usa 0,995 (0,5% redução anual) para unidades nos EUA.
• incentivos:incluem incentivos monetários para a instalação de painéis solares. fornecido por entidades governamentais em sua área.
• installationCostModel():o método para estimar o custo do instalando energia solar na moeda local para um determinado installationSize. Custo normalmente considera os custos locais de mão de obra e material de um determinado installationSize:
• installationLifeSpan:a vida útil esperada da instalação solar. A API Solar usa 20 anos. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área
• kWhConsumptionModel(): seu modelo para determinar quanta energia um consumos domésticos com base em uma fatura mensal. Na forma mais simples, você usaria divida a conta pelo custo médio de um kWh no local da família.
• monthlyBill: a média mensal de conta de luz de um sujeito família.
• monthlyKWhEnergyConsumption: estimativa da quantidade média de eletricidade que a casa consome em um determinado mês, medida em KWh.

Com esses valores e as informações fornecidas pela resposta da API, é possível realizar os cálculos necessários para recomendar a melhor installationSize para locais não cobertos pela API Solar.

Como funciona

A média mensal de conta de luz é a chave para os demais cálculos.

Inicialmente, a API Solar baseia os cálculos em um valor mensal pré-selecionado valor da conta. Se necessário, é possível selecionar um valor diferente reflete sua fatura média mensal.

Saber o valor de uma conta mensal e o custo atual da eletricidade em uma em um determinado local, a API Solar pode estimar o número de quilowatt-hora (kWh) de eletricidade que uma família consome a cada mês. Pelo custo atual de nos EUA e para determinar kWh de uma fatura mensal, o A API Solar faz referência a bancos de dados mantidos pela Clean Power Pesquisa.

Usando o número de kWh que uma família consome, a área utilizável do telhado de uma casa, e o potencial solar da localização da casa, a API Solar avalia um ou mais tamanhos possíveis de instalação solar e recomenda o tamanho que oferece mais economia.

O tamanho de uma instalação de painel solar é medido por sua classificação em kW. O kW classificação depende do número de painéis solares na configuração e da potência classificação, medida em watts, de cada painel.

A classificação em kW de uma instalação não é igual à saída de energia de uma instalação, que é medida em kWh e é variável. A saída kWh de uma da instalação depende de fatores como os seguintes:

• A hora do dia
• O clima
• A orientação do painel em relação ao sol
• Sombras projetadas nos painéis por objetos próximos
• O potencial solar regional
• o tempo de instalação da instalação;

A API Solar inclui fatores como potencial solar regional e idade da instalação na estimativa da produção anual de energia de um sistema e instalação.

Determinar a área utilizável de um telhado e estimar o tamanho da instalação solar suporta, a API Solar usa imagens aéreas e recursos 3D avançados a modelagem.

Explicação detalhada dos valores e cálculos

As seções a seguir explicam como a API Solar calcula os custos, economias e tamanhos de instalações solares em uma determinada estrutura nos EUA.

As explicações dos cálculos usam termos para representar valores no cálculos. Para conferir uma explicação dos termos, consulte a seção "Definição dos termos usados" em nossos cálculos.

Consumo anual de energia doméstica

Como mencionado antes, a API Solar determina o consumo mensal de com base no valor da conta mensal e no custo da eletricidade em que doméstico está localizado. Após determinar o consumo mensal de eletricidade de uma casa, calculamos o consumo anual de energia em KWh usando o seguinte fórmula:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

Supõe-se que o consumo de energia de uma família permanece o mesmo ano a ano a vida útil de uma instalação solar. A API Solar pressupõe a vida útil de um instalação solar seja de 20 anos.

Produção anual de energia solar

A API Solar estima a produção anual de energia de um sistema da instalação considerando fatores como a intensidade da luz solar, o ângulo de luz solar e o número de horas de luz solar utilizável que uma região recebe anualmente.

As instalações solares produzem eletricidade de corrente contínua (CC), que precisa ser convertida em eletricidade de corrente alternada (CA) por um inversor antes de usá-lo em sua casa. Parte da eletricidade é perdida durante o processo de conversão e a eficiência do inversor determina quanto será perdido.

A eficiência do processo de conversão é chamada de CC para CA depreciar. Para compensar a perda, a API Solar multiplica o valor anual saída da instalação solar por uma redução CC para CA de 0,85. O resultado é que produção anual de eletricidade de CA, conforme mostrado na fórmula a seguir:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

A quantidade de energia que uma instalação produz diminui em cerca de 0,5% cada ano após a vida útil da instalação. Por isso, após a primeira ano, a API Solar multiplica a produção anual de CA de uma instalação por 99,5% ou 0,995, cada ano durante a vida útil estimada de 20 anos da instalação. Isso está ilustrado na tabela a seguir.

Como a eficiência do painel solar diminui a uma taxa constante, isso uma série geométrica em que a = initialAcKwhPerYear e r = eficiênciaDepreciationFactor. Podemos usar uma soma geométrica para calcular LifetimeProductionAcKwh:

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

O custo da eletricidade com energia solar

Se o tamanho de uma instalação for limitado pelo tamanho do telhado ou por outros fatores, o esse tipo de instalação pode produzir menos eletricidade do que uma família consome. Em nesses casos, a família provavelmente terá que pagar um utilitário por uma quantidade de eletricidade por ano, conforme mostrado na fórmula a seguir:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

Para compensar esse custo, a API Solar aplica um modelo de custo de conta ao quantidade estimada de eletricidade, em kWh, que a casa precisará de uma concessionária de serviços públicos durante a vida útil da instalação solar. A fórmula a seguir ilustra isso cálculo:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

Para compensar o aumento anual no custo da eletricidade, aplicamos uma costIncreaseFactor de 2,2% ou 0, 22 por ano para locais nos EUA:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

Devido à inflação, precisamos descontar o valor da moeda em nosso estimativas de custos futuros. Para compensar, aplicamos 4% desconto conv." a nosso modelo para Locais nos EUA:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

A tabela a seguir mostra como a conta de serviços públicos de cada ano é calculada sobre o vida útil de uma instalação solar. A remainingLifetimeUtilityBill é a soma total de contas de consumo para cada um dos 20 anos de instalação da instalação solar todo o ciclo de vida.

O custo da eletricidade sem energia solar

Para calcular quanto uma família pode economizar se instalar energia solar, também temos para calcular quanto a família pode pagar se não pagar.

Novamente, precisamos levar em conta o aumento do custo de eletricidade e inflação aplicando o costIncreaseFactor de 1,022 e o discountRate de 1,04 ao cálculo, como fizemos quando calculamos o custo da eletricidade com energia solar.

A tabela a seguir mostra como a conta de serviços públicos sem energia solar é anual calculados durante a vida útil de uma instalação solar. A costOfElectricityWithoutSolar é a soma total das contas de consumo no mesmo período de 20 anos que usamos para o custo da eletricidade com energia solar.

O custo da instalação de energia solar

A API Solar inclui o custo de instalação da energia solar recomendada nas estimativas que ele fornece. Para estimar o custo de um da API Solar usa um modelo de custo de instalação localizado e o tamanho da instalação.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

Incentivos

Entidades governamentais podem oferecer incentivos para a instalação de energia solar. A os incentivos geralmente estão na forma de créditos fiscais. Com base nas informações de uma família local, a API Solar subtrai todos os incentivos atualmente disponíveis para a família com base na estimativa de custos totais.

O custo total da instalação solar

A API Solar calcula o custo total de uma configuração solar em 20 anos usando a seguinte fórmula:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

A economia total

A API Solar calcula a economia para a família usando o seguinte fórmula:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

A API Solar executa os cálculos acima para cada possível tamanho de instalação e recomenda o tamanho da instalação que fornece o economia máxima para a família. A economia estimada é de retornada com a recomendação.