Ten dokument wyjaśnia, w jaki sposób interfejs Solar API oblicza różne wartości używane do rekomendowania instalacji paneli słonecznych oraz szacowania kosztów i oszczędności w przypadku adresów w USA.
Jeśli wpiszesz adres zamieszkania w regionie USA, interfejs Solar API wyświetli następujące dane szacunkowe:
- Ile światła słonecznego dociera do domu w ciągu roku
- Ile miejsca na dachu znajduje się na instalację fotowoltaiczną?
- Ile oszczędności (w dolarach amerykańskich) można spodziewać się domu w ciągu 20 lat eksploatacji układu słonecznego?
- średni miesięczny rachunek za prąd w Twojej okolicy, który możesz dostosować do swojego domu.
- Zalecana wielkość w kilowatach (kW) systemu słonecznego w domu
Chociaż interfejs Solar API udostępnia szacunkowe dane dotyczące dowolnego obiektu, dla którego dostępne są dane, podane w nim dane najlepiej nadają się do mieszkań lub małych budynków komercyjnych. Interfejs Solar API zaleca takie rozmiary instalacji fotowoltaicznych, które maksymalizują oszczędności, ale nie generują w ciągu roku większej ilości energii, niż może ona zużyć w gospodarstwie domowym. Solar API nie oblicza wartości związanych z nadmierną produkcją energii.
Z wielu powodów zalecane rozmiary instalacji są ograniczone do rocznego zużycia energii, ale głównie dlatego, że gospodarstwa domowe w Stanach Zjednoczonych otrzymują obecnie niewielkie lub zerowe korzyści finansowe związane z nadmierną produkcją energii. W lokalizacjach w Stanach Zjednoczonych, w których obowiązuje pomiar netto, środki uzyskane w wyniku wytwarzania nadmiarowej energii zwykle tracą ważność.
Wartości wymagane do analizy finansowej lokalizacji w Stanach Zjednoczonych
Dla każdej instancji SolarPanelConfig w odpowiedzi interfejsu API potrzebujesz 2 wartości, aby przeprowadzić dla niej analizę finansową:
panelsCount: liczba paneli słonecznych w instalacji. Ta wartość służy do obliczaniainstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: ile energii słonecznej przechwytuje układ w ciągu roku (w kWh prądu stałego) przy określonej wartościpanelsCount. Użyjesz tej wartości do obliczenia rocznej produkcji energii słonecznej (initialAcKwhPerYear) z każdego dnia (installationSize).
Dodatkowo musisz zebrać wartości związane z lokalizacją dla tych zmiennych, których będziesz używać w obliczeniach:
- billCostModel(): model do określania kosztów w walucie lokalnej ponoszonego przez gospodarstwo domowe za zużycie określonej liczby kWh. Opłaty za media mogą się zmieniać z dnia na dzień czy z godziny na godzinę, w zależności od zapotrzebowania, pory dnia i ilości energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe. Może być konieczne oszacowanie średniego kosztu.
- costIncreaseFactor: interfejs Solar API stosuje wartość 1.022 (wzrost roczny o 2,2) w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych.
- dcToAcDerate: wydajność, z jaką falownik przetwarza prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne w prąd zmienny używany w gospodarstwie domowym. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa parametru 85&percnt.
- discountRate: interfejs Solar API wykorzystuje wartość 1,04 (4% wzrost roczny) dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych.
- efficiencyDepreciationFactor: zmniejsza efektywność paneli słonecznych w poszczególnych latach. Interfejs Solar API używa dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych wartości 0,995 (o 0,5&percnt rocznie).
- Zachęty: zachęcaj do instalacji paneli słonecznych przyznawanych przez instytucje państwowe w Twojej okolicy.
- installationCostModel(): Twoja metoda szacowania kosztu instalacji paneli słonecznych w walucie lokalnej dla danego elementu (
installationSize). Model kosztów uwzględnia zwykle lokalne koszty pracy i materiałów w przypadku danegoinstallationSize. - installationLifeSpan: oczekiwany czas użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Interfejs Solar API wykorzystuje 20 lat. Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- kWhConsumptionModel(): model do określania na podstawie miesięcznego rachunku, ile energii zużywa dom. W najprostszej formie dzieli się rachunek przez średni koszt kWh w miejscu zamieszkania gospodarstwa domowego.
- monthlyBill: średni miesięczny rachunek za prąd na dany gospodarstwo domowe.
- monthlyKWhEnergyConsumption: szacunkowa średnia ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w danej lokalizacji w miesiącu (mierzona w kWh).
Na podstawie tych wartości i informacji podanych w odpowiedzi interfejsu API możesz wykonać obliczenia niezbędne do zalecania najlepszej installationSize w przypadku lokalizacji, których nie obejmuje interfejs Solar API.
Jak to działa
Średni miesięczny rachunek za prąd jest kluczem do pozostałych obliczeń.
Początkowo obliczenia interfejsu Solar API opierają się na wstępnie wybranej kwocie miesięcznego rachunku. W razie potrzeby możesz wybrać inną kwotę, która lepiej odzwierciedla Twój średni miesięczny rachunek.
Znając wysokość miesięcznego rachunku i bieżący koszt energii elektrycznej w danej lokalizacji, interfejs Solar API może oszacować liczbę kilowatogodzin (kWh) energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w każdym miesiącu. Aby sprawdzić aktualny koszt energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych i określić kWh na podstawie miesięcznego rachunku, interfejs Solar API odwołuje się do baz danych utrzymywanych przez organizację czystych źródeł energii.
Na podstawie liczby kWh zużywanej przez gospodarstwo domowe, powierzchni użytkowej dachu domu oraz potencjału paneli słonecznych na lokalizacji domu interfejs Solar API ocenia co najmniej jedną możliwą wielkość instalacji fotowoltaicznej i rekomenduje taką, która zapewni największe oszczędności.
Moc instalacji paneli słonecznych jest mierzona na podstawie jej mocy energetycznej w kW. Moc w kW zależy od liczby paneli słonecznych w konfiguracji i mocy baterii mierzonej w watach.
Moc w kWh instalacji różni się od mocy obliczeniowej instalacji, która jest mierzona w kWh i jest zmienna. Moc mocy obliczeniowej instalacji w kWh zależy od takich czynników jak:
- Pora dnia
- Pogoda
- Orientacja panelu w kierunku słońca
- wszelkie cienie rzucane na panele przez obiekty w pobliżu.
- Regionalny potencjał słoneczny
- czas instalacji;
Interfejs Solar API uwzględnia takie czynniki jak regionalny potencjał fotowoltaiczny i wiek instalacji w szacunkowej rocznej produkcji energii przez instalację fotowoltaiczną.
Aby określić powierzchnię użytkową dachu i oszacować rozmiar takiej instalacji słonecznej, interfejs Solar API korzysta ze zdjęć lotniczych i zaawansowanych modeli 3D.
Szczegółowe objaśnienie wartości i obliczeń
W kolejnych sekcjach 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 hasła, które przedstawiają 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 na podstawie miesięcznego rachunku i kosztu energii elektrycznej w miejscu zamieszkania gospodarstwa domowego. Po określeniu miesięcznego zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym obliczamy roczne zużycie energii w kWh według następującego wzoru:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Przyjmuje się, że w całym cyklu życia instalacji fotowoltaicznej zużycie energii w gospodarstwie domowym pozostaje na tym samym roku. Interfejs Solar API zakłada żywotność instalacji słonecznej na 20 lat.
Roczna produkcja energii słonecznej
Interfejs Solar API szacuje roczną produkcję energii słonecznej z instalacji słonecznej, biorąc pod uwagę takie czynniki jak intensywność światła słonecznego, kąt padania światła słonecznego i liczba godzin, w jakich dociera on do danego regionu w ciągu roku.
Instalacje solarne wytwarzają prąd stały, który przed użyciem w domu musi zostać przekonwertowany na prąd zmienny (AC). W trakcie procesu konwersji pewna część energii elektrycznej jest tracona, a wydajność falownika określa ilość traconego.
Wydajność procesu konwersji nazywa się przekształcaniem prądu stałego w przełącznik prądu przemiennego. Aby zrekompensować tę stratę, interfejs Solar API mnoży roczną produkcję instalacji fotowoltaicznej przez zmniejszenie o wartości 0,85 prądu stałego do prądu przemiennego. Wynik to roczna produkcja energii elektrycznej prądu przemiennego zgodnie ze wzorem:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
Ilość energii wytwarzanej przez instalację zmniejsza się co roku o około 0,5% na rok. Aby to uwzględnić, po pierwszym roku interfejs Solar API mnoży co roku roczną moc prądu instalacji przez 99, 5%, czyli 0, 995 roku w szacowanym okresie 20 lat instalacji. Przedstawiliśmy to w tabeli poniżej.
| Rok | Roczna produkcja energii słonecznej (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0,99519 |
Wydajność paneli słonecznych zmniejsza się w stałym tempie, dlatego jest to w zasadzie ciąg geometryczny, w którym a = pierwotnyAcKwhPerYear, a r = współczynnik klikalności. Możemy użyć sumy geometrycznej do obliczenia LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))## Koszty energii elektrycznej z użyciem paneli słonecznych Jeśli rozmiar instalacji jest ograniczony przez wielkość dachu lub inne czynniki, instalacja fotowoltaiczna może produkować mniej energii niż zużywana przez gospodarstwo domowe. W takich przypadkach gospodarstwo domowe będzie prawdopodobnie musiało co roku płacić użytkowniczce pewną ilość energii elektrycznej, zgodnie ze wzorem:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Aby uwzględnić ten koszt, interfejs Solar API stosuje model opłat do szacowanej ilości energii elektrycznej (w kWh) potrzebnej firmie użytkowej przez cały okres użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Obliczenie to ilustruje ten wzór:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Aby uwzględnić roczny wzrost kosztu energii elektrycznej, stosujemy współczynnik costIncreaseFactor o wartości 2,2&percnt, czyli 0,22 rocznie w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Ze względu na inflację musimy odliczyć wartość waluty w szacunkach przyszłych kosztów. W związku z tym stosujemy w naszym modelu rabat na poziomie 4% dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
W tabeli poniżej przedstawiono sposób obliczania rocznego rachunku za media na okres użytkowania instalacji fotowoltaicznej. remainingLifetimeUtilityBill to suma rachunków za media za każdy z 20 lat okresu użytkowania instalacji fotowoltaicznej.
| Rok | Roczny rachunek za media w bieżącej wartości w walucie lokalnej (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillForecastYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear x 0,995) x 1,022 / 1,04 = annualUtilityBillestimatedYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear x 0,99519) x 1,02219 / 1,0419 = annualUtilityBillestimatedYear2 |
| Łącznie | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityReportYear1 + annualUtilityClaimYear2 + .... + annualUtilityForecastBillYear20 (w roku) |
Koszt energii elektrycznej bez paneli słonecznych
Aby obliczyć, ile dany dom mógłby zaoszczędzić dzięki instalacji fotowoltaicznej, trzeba też obliczyć, ile zapłaci dom, jeśli jej nie będzie.
Znowu musimy uwzględnić rosnący koszt energii elektrycznej oraz inflację, stosując do obliczeń parametr costIncreaseFactor o wartości 1,022 i discountRate1,04, tak jak robiliśmy to przy obliczaniu kosztu energii elektrycznej.
W tabeli poniżej pokazujemy, jak roczny rachunek za media bez paneli słonecznych jest obliczany na podstawie okresu użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Wartość costOfElectricityWithoutSolar to suma rachunków za media w ciągu 20 lat, które służyły nam do płacenia za energię elektryczną za pomocą paneli słonecznych.
| 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, które mogą być też wyrażona jako costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthlyBill. |
Koszt instalacji paneli słonecznych
Interfejs Solar API uwzględnia w udostępnianych szacunkach koszt instalacji zalecanej konfiguracji słonecznej. Aby oszacować koszt instalacji, interfejs Solar API wykorzystuje zlokalizowany model kosztów instalacji i rozmiar 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 od szacowanych całkowitych kosztów wszelkie zachęty, które są obecnie dostępne dla tego gospodarstwa domowego.
Całkowity koszt instalacji fotowoltaicznej
Interfejs Solar API oblicza łączny koszt konfiguracji paneli słonecznych za 20 lat za pomocą tego wzoru:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Łącznie oszczędności
Interfejs Solar API oblicza oszczędności w gospodarstwie domowym według tego wzoru:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Interfejs Solar API wykonuje powyższe obliczenia dla każdej możliwej wielkości instalacji, a następnie rekomenduje taki rozmiar instalacji, który zapewnia maksymalne oszczędności w danym gospodarstwie domowym. Kwota szacunkowych oszczędności jest zwracana razem z rekomendacją.