सौर ऊर्जा की लागत और बचत का हिसाब लगाना (सिर्फ़ अमेरिका में रहने वालों के लिए)

यूरोपियन इकनॉमिक एरिया (ईईए) के डेवलपर

इस दस्तावेज़ में बताया गया है कि Solar API, अलग-अलग वैल्यू का हिसाब कैसे लगाता है. इन वैल्यू का इस्तेमाल, सोलर पैनल इंस्टॉल करने का सुझाव देने और अमेरिका में मौजूद पतों के लिए लागत और लागत में होने वाली बचत का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है.

अगर अमेरिका के किसी ऐसे इलाके का पता डाला जाता है जहां Solar API उपलब्ध है, तो यह एपीआई आपको ये अनुमान दिखाता है:

घर को हर साल कितनी धूप मिलती है
छत पर सोलर पैनल लगाने के लिए कितनी जगह है
सोलर सिस्टम के 20 साल के लाइफ़टाइम में, घर के मालिक को अमेरिकी डॉलर में कितनी बचत हो सकती है
आपके इलाके में घरों के लिए, हर महीने बिजली का औसत बिल. इसे अपने घर के हिसाब से अडजस्ट किया जा सकता है
घर की छत पर लगाए जाने वाले सोलर सिस्टम का सुझाया गया साइज़, जिसे किलोवॉट (kW) में मापा जाता है

Solar API, उन सभी स्ट्रक्चर के लिए अनुमानित डेटा उपलब्ध कराता है जिनके लिए उसके पास डेटा मौजूद है. हालांकि, यह अनुमानित डेटा, घरों या छोटे कमर्शियल स्ट्रक्चर के लिए सबसे सही होता है. Solar API, सोलर पैनल इंस्टॉल करने के ऐसे साइज़ का सुझाव देता है जिनसे ज़्यादा से ज़्यादा बचत हो. साथ ही, यह भी ध्यान रखा जाता है कि एक साल में, घर में इस्तेमाल होने वाली ऊर्जा से ज़्यादा ऊर्जा का उत्पादन न हो. Solar API, अतिरिक्त ऊर्जा उत्पादन से जुड़ी वैल्यू का हिसाब नहीं लगाता.

सोलर पैनल सिस्टम की सुझाई गई क्षमता, सालाना ऊर्जा खपत के हिसाब से तय की जाती है. ऐसा कई वजहों से किया जाता है. हालांकि, मुख्य वजह यह है कि अमेरिका में घरों को, ज़रूरत से ज़्यादा ऊर्जा बनाने पर फ़िलहाल कोई फ़ायदा नहीं मिलता. अमेरिका में जिन जगहों पर नेट मीटरिंग की सुविधा उपलब्ध है वहां ज़्यादा ऊर्जा जनरेट करने पर मिलने वाले क्रेडिट आम तौर पर समय के साथ खत्म हो जाते हैं.

अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए, वित्तीय विश्लेषण के लिए ज़रूरी वैल्यू

एपीआई से मिले जवाब में मौजूद हर SolarPanelConfig इंस्टेंस के लिए, आपको दो वैल्यू की ज़रूरत होगी. इससे उस इंस्टेंस के लिए वित्तीय विश्लेषण किया जा सकेगा:

panelsCount: इंस्टॉलेशन में मौजूद सोलर पैनल की संख्या. इस वैल्यू का इस्तेमाल, installationSize की गिनती में किया जाता है.
yearlyEnergyDcKwh: किसी लेआउट से एक साल में कितनी सौर ऊर्जा मिलती है. इसे डीसी किलोवॉट घंटे में मापा जाता है. यह panelsCount के हिसाब से तय होता है. इस वैल्यू का इस्तेमाल, हर installationSize के सालाना सौर ऊर्जा एसी उत्पादन (initialAcKwhPerYear) का हिसाब लगाने के लिए किया जाता है.

इसके अलावा, आपको यहां दिए गए वैरिएबल के लिए, जगह के हिसाब से वैल्यू इकट्ठा करनी होंगी. इनका इस्तेमाल कैलकुलेशन में किया जाएगा:

billCostModel(): यह मॉडल, किसी घर में इस्तेमाल की गई बिजली की लागत का हिसाब लगाता है. यह लागत, स्थानीय मुद्रा में होती है. कोई यूटिलिटी कंपनी, बिजली के लिए कितना शुल्क लेती है, यह हर दिन या हर घंटे के हिसाब से अलग-अलग हो सकता है. यह मांग, दिन के समय, और घर में बिजली की खपत जैसी चीज़ों पर निर्भर करता है. आपको औसत लागत का अनुमान लगाना पड़ सकता है.
costIncreaseFactor: Solar API, अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए 1.022 (हर साल 2.2&percnt; की बढ़ोतरी) का इस्तेमाल करता है.
dcToAcDerate: यह वह क्षमता है जिससे इन्वर्टर, सोलर पैनल से जनरेट होने वाली डीसी इलेक्ट्रिसिटी को एसी इलेक्ट्रिसिटी में बदलता है. एसी इलेक्ट्रिसिटी का इस्तेमाल घरों में किया जाता है. Solar API, अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए 85&percnt; का इस्तेमाल करता है.
discountRate: Solar API, अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए 1.04 (हर साल 4&percnt; की बढ़ोतरी) का इस्तेमाल करता है.
efficiencyDepreciationFactor: इससे पता चलता है कि हर साल सोलर पैनल की क्षमता कितनी कम होती है. Solar API, अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए 0.995 (हर साल 0.5&percnt; की कमी) का इस्तेमाल करता है.
इंसेंटिव: इसमें सोलर पैनल इंस्टॉल करने के लिए, आपके इलाके में सरकारी संस्थाओं की ओर से दिए जाने वाले किसी भी तरह के इंसेंटिव को शामिल करें.
installationCostModel(): यह फ़ंक्शन, किसी installationSize के लिए स्थानीय मुद्रा में सोलर पैनल इंस्टॉल करने की लागत का अनुमान लगाने का तरीका बताता है. कीमत के मॉडल में, आम तौर पर किसी installationSize के लिए स्थानीय श्रम और सामान की लागत शामिल होती है.
installationLifeSpan: सोलर पैनल के अनुमानित चलने की अवधि. Solar API, 20 साल के डेटा का इस्तेमाल करता है. अपने इलाके के हिसाब से इस वैल्यू में बदलाव करें.
kWhConsumptionModel(): यह मॉडल, हर महीने के बिल के आधार पर यह तय करता है कि कोई परिवार कितनी ऊर्जा की खपत करता है. इसे आसान तरीके से समझने के लिए, बिल को घर के इलाके में एक किलोवॉट घंटे की औसत लागत से भाग दें.
monthlyBill: किसी घर के लिए, हर महीने बिजली के बिल का औसत.
monthlyKWhEnergyConsumption: इससे किसी जगह पर मौजूद घर में एक महीने में इस्तेमाल होने वाली बिजली की औसत मात्रा का अनुमान लगाया जाता है. इसे किलोवाट घंटा (केडब्ल्यूएच) में मापा जाता है.

इन वैल्यू और एपीआई रिस्पॉन्स से मिली जानकारी की मदद से, उन जगहों के लिए सबसे सही installationSize का सुझाव देने के लिए ज़रूरी कैलकुलेशन की जा सकती हैं जहां Solar API काम नहीं करता.

यह कैसे काम करता है

हर महीने बिजली के बिल का औसत, बाकी सभी कैलकुलेशन के लिए ज़रूरी है.

Solar API, शुरुआत में हर महीने के लिए पहले से चुनी गई बिल की रकम के आधार पर हिसाब लगाता है. अगर ज़रूरत हो, तो कोई दूसरी रकम चुनें. यह रकम आपके हर महीने के औसत बिल के हिसाब से होनी चाहिए.

Solar API, किसी जगह के लिए हर महीने के बिल की रकम और बिजली की मौजूदा कीमत के आधार पर, यह अनुमान लगा सकता है कि कोई परिवार हर महीने कितने किलोवॉट घंटे (किलोवॉट) बिजली का इस्तेमाल करता है. अमेरिका में बिजली की मौजूदा कीमत और हर महीने के बिल से किलोवाट घंटे का पता लगाने के लिए, Solar API, Clean Power Research के बनाए गए डेटाबेस का इस्तेमाल करता है.

Solar API, किसी घर में बिजली की खपत, छत के इस्तेमाल किए जा सकने वाले हिस्से, और घर की जगह के हिसाब से सौर ऊर्जा उत्पादन की क्षमता का इस्तेमाल करता है. इससे, सोलर पैनल इंस्टॉल करने के लिए एक या उससे ज़्यादा संभावित साइज़ का आकलन किया जाता है. साथ ही, उस साइज़ का सुझाव दिया जाता है जिससे सबसे ज़्यादा बचत हो.

सोलर पैनल के इंस्टॉलेशन का साइज़, उसकी किलोवॉट रेटिंग के हिसाब से तय किया जाता है. किलोवॉट की रेटिंग, कॉन्फ़िगरेशन में मौजूद सोलर पैनल की संख्या और हर पैनल की पावर रेटिंग पर निर्भर करती है. पावर रेटिंग को वॉट में मापा जाता है.

किसी इंस्टॉलेशन की किलोवॉट रेटिंग, इंस्टॉलेशन के एनर्जी आउटपुट के बराबर नहीं होती. एनर्जी आउटपुट को किलोवॉट घंटे में मापा जाता है और यह बदलता रहता है. किसी इंस्टॉलेशन का किलोवाट-घंटा आउटपुट इन बातों पर निर्भर करता है:

दिन के किसी खास समय के आधार पर
मौसम की जानकारी
पैनल की दिशा सूरज की ओर होनी चाहिए
आस-पास की चीज़ों से पैनल पर पड़ने वाली कोई भी परछाई
क्षेत्र के हिसाब से सौर ऊर्जा उत्पादन की क्षमता
इंस्टॉल किए गए ऐप्लिकेशन की उम्र

Solar API, सोलर पैनल से होने वाले सालाना ऊर्जा उत्पादन का अनुमान लगाते समय, कई बातों को ध्यान में रखता है. जैसे, इलाके के हिसाब से सोलर पैनल की क्षमता और पैनल को इंस्टॉल किए हुए कितना समय हो गया है.

Solar API, हवाई जहाज़ से ली गई तस्वीरों और ऐडवांस 3D मॉडलिंग का इस्तेमाल करता है. इससे यह पता चलता है कि छत के किस हिस्से पर सोलर पैनल लगाए जा सकते हैं और कितने बड़े सोलर पैनल लगाए जा सकते हैं.

वैल्यू और कैलकुलेशन के बारे में पूरी जानकारी

यहां दिए गए सेक्शन में बताया गया है कि Solar API, अमेरिका में किसी स्ट्रक्चर के लिए सोलर इंस्टॉलेशन की लागत, बचत, और साइज़ का हिसाब कैसे लगाता है.

कैलकुलेशन के बारे में दी गई जानकारी में, कैलकुलेशन में वैल्यू दिखाने के लिए शब्दों का इस्तेमाल किया जाता है. इन शब्दों के बारे में जानने के लिए, हमारी कैलकुलेशन में इस्तेमाल किए गए शब्दों की परिभाषाएं देखें.

घर में ऊर्जा की सालाना खपत

जैसा कि पहले बताया गया है, Solar API हर महीने के बिल और घर के इलाके में बिजली की लागत के आधार पर, हर महीने बिजली की खपत का पता लगाता है. किसी घर में हर महीने बिजली की खपत का पता लगाने के बाद, हम सालाना ऊर्जा खपत का हिसाब लगाते हैं. इसके लिए, हम यहां दिया गया फ़ॉर्मूला इस्तेमाल करते हैं:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

यह माना जाता है कि किसी घर में ऊर्जा की खपत, सोलर पैनल के लाइफ़टाइम तक हर साल एक जैसी रहती है. Solar API, सोलर पैनल की उम्र 20 साल मानता है.

सौर ऊर्जा का सालाना उत्पादन

Solar API, सोलर पैनल से होने वाले सालाना ऊर्जा उत्पादन का अनुमान लगाता है. इसके लिए, वह कई बातों का ध्यान रखता है. जैसे, धूप की तीव्रता, धूप का कोण, और किसी इलाके में हर साल कितने घंटे धूप रहती है.

सोलर पैनल से डायरेक्ट करंट (डीसी) इलेक्ट्रिसिटी जनरेट होती है. इसे घर में इस्तेमाल करने से पहले, इन्वर्टर की मदद से ऑल्टरनेटिंग करंट (एसी) इलेक्ट्रिसिटी में बदलना होता है. बदलाव की प्रोसेस के दौरान कुछ बिजली बर्बाद हो जाती है. इनवर्टर की क्षमता से यह तय होता है कि कितनी बिजली बर्बाद हुई.

कन्वर्ज़न प्रोसेस की क्षमता को डीसी से एसी डिरैटिंग कहा जाता है. इस नुकसान का हिसाब लगाने के लिए, Solar API, सोलर पैनल से मिलने वाली सालाना ऊर्जा को डीसी से एसी में बदलने की दर (0.85) से गुणा करता है. नतीजा, एसी बिजली का सालाना उत्पादन होता है. इसे इस फ़ॉर्मूले में दिखाया गया है:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

सोलर पैनल की लाइफ़टाइम में, हर साल उससे मिलने वाली ऊर्जा में करीब 0.5&percnt; की गिरावट आती है. इसकी वजह से, Solar API पहले साल के बाद, हर साल किसी इंस्टॉलेशन के सालाना एसी आउटपुट को 99.5% या 0.995 से गुणा करता है. ऐसा इंस्टॉलेशन के अनुमानित 20 साल के लाइफ़टाइम तक किया जाता है. इसकी जानकारी यहां दी गई टेबल में दी गई है.

साल	सौर ऊर्जा का सालाना उत्पादन (किलोवॉट आवर)
1	initialAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0.995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0.995¹⁹

सोलर पैनल की क्षमता एक तय दर से कम होती है. इसलिए, यह एक तरह की ज्यामितीय सीरीज़ है. इसमें a = initialAcKwhPerYear और r = efficiencyDepreciationFactor. LifetimeProductionAcKwh को कैलकुलेट करने के लिए, हम ज्योमेट्रिक सम का इस्तेमाल कर सकते हैं:

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

सोलर पैनल से बिजली बनाने की लागत

अगर छत के साइज़ या अन्य वजहों से सोलर पैनल कम लगाए जाते हैं, तो हो सकता है कि सोलर पैनल से उतनी बिजली न मिले जितनी घर में इस्तेमाल होती है. इन मामलों में, घर के मालिक को हर साल बिजली के लिए कुछ शुल्क देना होगा. इसे इस फ़ॉर्मूले से समझा जा सकता है:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

इस लागत का हिसाब लगाने के लिए, Solar API, बिजली के अनुमानित बिल की लागत का मॉडल लागू करता है. यह मॉडल, किलोवॉट घंटे (kWh) में बिजली की उस अनुमानित मात्रा पर लागू होता है जो घर को सोलर पैनल के पूरे जीवनकाल में, बिजली कंपनी से चाहिए होगी. इस कैलकुलेशन को यहां दिए गए फ़ॉर्मूले से समझा जा सकता है:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

बिजली की कीमत में हर साल होने वाली बढ़ोतरी को ध्यान में रखते हुए, हम अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए हर साल 2.2&percnt; या 0.22 का costIncreaseFactor लागू करते हैं:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

महंगाई की वजह से, हमें आने वाले समय की लागत के अनुमानों में मुद्रा की वैल्यू को कम करना होगा. इसकी वजह से, हम अमेरिका में मौजूद जगहों के लिए अपने मॉडल पर 4% छूट की दर लागू करते हैं:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

यहां दी गई टेबल में दिखाया गया है कि सोलर पैनल इंस्टॉल करने के बाद, हर साल के बिजली के बिल का हिसाब कैसे लगाया जाता है. remainingLifetimeUtilityBill, सोलर पैनल की 20 साल की लाइफ़टाइम के दौरान, हर साल के यूटिलिटी बिल का कुल योग होता है.

साल	मौजूदा स्थानीय मुद्रा (डॉलर) में, हर साल का यूटिलिटी बिल (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
कुल	remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + …. + annualUtilityBillEstimateYear20

सोलर पैनल के बिना बिजली का खर्च

अगर किसी घर में सोलर पैनल इंस्टॉल किए जाते हैं, तो उसमें रहने वाले लोगों को कितनी बचत होगी, यह जानने के लिए हमें यह भी हिसाब लगाना होगा कि अगर सोलर पैनल इंस्टॉल नहीं किए जाते, तो उन्हें कितना खर्च करना पड़ेगा.

हमें बिजली की बढ़ती लागत और महंगाई को ध्यान में रखना होगा. इसके लिए, हमें costIncreaseFactor को 1.022 और discountRate को 1.04 पर सेट करना होगा. ऐसा हमने तब भी किया था, जब हमने सोलर पैनल से बिजली जनरेट करने की लागत का हिसाब लगाया था.

यहां दी गई टेबल में दिखाया गया है कि सोलर पैनल इंस्टॉल करने से पहले, हर साल का बिजली का बिल कैसे कैलकुलेट किया जाता है. costOfElectricityWithoutSolar, 20 साल की अवधि में बिजली के बिल का कुल खर्च होता है. यह वही अवधि है जिसका इस्तेमाल हमने सोलर पैनल लगाने पर बिजली के बिल का कुल खर्च निकालने के लिए किया था.

साल	बिजली, पानी जैसी सुविधाओं का सालाना बिल (डॉलर में)
1	monthlyBill x 12
2	monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.022¹⁹ / 1.04¹⁹
कुल	साल के सभी बिल का योग. इसे इस तरह भी दिखाया जा सकता है: costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill

सोलर पैनल इंस्टॉल करने का खर्च

Solar API, सुझाए गए सोलर कॉन्फ़िगरेशन को इंस्टॉल करने की लागत को अनुमानों में शामिल करता है. सोलर पैनल इंस्टॉल करने की लागत का अनुमान लगाने के लिए, Solar API, स्थानीय स्तर पर इंस्टॉल करने की लागत के मॉडल और इंस्टॉल किए जाने वाले सोलर पैनल के साइज़ का इस्तेमाल करता है.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

इंसेंटिव

सरकारी इकाइयां, सोलर पैनल इंस्टॉल करने पर इंसेंटिव दे सकती हैं. ये इंसेंटिव, अक्सर टैक्स क्रेडिट के तौर पर दिए जाते हैं. Solar API, घर की लोकेशन के आधार पर, कुल लागत के अनुमान से उन इंसेंटिव को घटा देता है जो फ़िलहाल घर के लिए उपलब्ध हैं.

सोलर पैनल लगाने पर होने वाला कुल खर्च

Solar API, सोलर कॉन्फ़िगरेशन के लिए 20 साल का कुल खर्च का हिसाब लगाने के लिए, इस फ़ॉर्मूले का इस्तेमाल करता है:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

कुल बचत

Solar API, घर के लिए बचत का हिसाब लगाने के लिए इस फ़ॉर्मूले का इस्तेमाल करता है:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API, इंस्टॉलेशन के हर संभावित साइज़ के लिए ऊपर दिए गए कैलकुलेशन करता है. इसके बाद, वह इंस्टॉलेशन के ऐसे साइज़ का सुझाव देता है जिससे घर के लिए सबसे ज़्यादा बचत हो. सुझाव के साथ, अनुमानित बचत की रकम दिखाई जाती है.

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