محاسبه هزینه ها و پس انداز خورشیدی (فقط ایالات متحده)

این سند توضیح می دهد که چگونه Solar API مقادیر مختلفی را که برای توصیه نصب پنل های خورشیدی و تخمین هزینه ها و صرفه جویی در هزینه برای آدرس های ایالات متحده استفاده می کند، محاسبه می کند.

اگر آدرس یک محل سکونت را در منطقه تحت پوشش ایالات متحده وارد کنید، Solar API تخمین های زیر را به شما نشان می دهد:

• سالانه چقدر نور خورشید به خانه می رسد
• سقف چقدر فضا برای نصب خورشیدی دارد
• در طول عمر 20 ساله یک منظومه شمسی، خانه چقدر به دلار آمریکا پس انداز می کند
• میانگین قبض ماهانه برق برای خانه های منطقه شما که می توانید آن را برای خانه خود تنظیم کنید
• اندازه توصیه شده، بر حسب کیلووات (کیلووات)، برای یک سیستم خورشیدی در خانه

اگرچه Solar API تخمین‌هایی را برای هر سازه‌ای ارائه می‌کند که داده‌های مربوط به آن را در اختیار دارد، تخمین‌هایی که ارائه می‌دهد برای خانه‌ها یا سازه‌های تجاری کوچک مناسب‌تر هستند. Solar API اندازه های نصب خورشیدی را توصیه می کند که صرفه جویی را بدون تولید انرژی بیشتر در یک سال نسبت به مصرف یک خانوار به حداکثر می رساند. Solar API مقادیر مربوط به تولید انرژی اضافی را محاسبه نمی کند.

اندازه‌های نصب توصیه‌شده به دلایلی محدود به مصرف انرژی سالانه است، اما عمدتاً به این دلیل که خانوارهای ایالات متحده در حال حاضر از تولید انرژی اضافی سود مالی کمی دریافت می‌کنند یا اصلاً سود مالی ندارند. در مکان‌های ایالات متحده که دارای اندازه‌گیری خالص هستند، اعتبارات حاصل از تولید انرژی اضافی معمولاً در طول زمان منقضی می‌شود.

مقادیر مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل مالی برای مکان های ایالات متحده

از هر نمونه SolarPanelConfig در پاسخ API، برای انجام تحلیل مالی برای آن نمونه، به دو مقدار نیاز دارید:

• panelsCount : تعداد پنل های خورشیدی در یک نصب. شما از این مقدار در محاسبه installationSize استفاده می کنید.
• yearlyEnergyDcKwh : با توجه به تعداد panelsCount خاص، یک طرح‌بندی چقدر انرژی نور خورشید را در طول یک سال، بر حسب کیلووات ساعت DC جذب می‌کند. شما از این مقدار در محاسبه تولید سالانه AC انرژی خورشیدی ( initialAcKwhPerYear ) هر installationSize استفاده می کنید.

علاوه بر این، باید مقادیر خاص مکان را برای متغیرهای زیر که در محاسبات استفاده خواهید کرد جمع آوری کنید:

• billCostModel() : مدل شما برای تعیین هزینه، به ارز محلی، پرداخت شده توسط یک خانوار برای استفاده از تعداد مشخصی از کیلووات ساعت. میزان شارژ یک شرکت برق برای برق می تواند از روز به روز یا ساعت به ساعت بسته به مواردی مانند تقاضا، زمان روز و میزان مصرف برق خانوار متفاوت باشد. ممکن است لازم باشد هزینه متوسط ​​را تخمین بزنید.
• costIncreaseFactor : API خورشیدی از 1.022 (افزایش سالانه 2.2 درصد) برای مکان های ایالات متحده استفاده می کند.
• dcToAcDerate : بازدهی که در آن یک اینورتر برق DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به برق AC مورد استفاده در خانه تبدیل می کند. Solar API از 85٪ برای مکان های ایالات متحده استفاده می کند.
• نرخ تخفیف : API خورشیدی از 1.04 (افزایش سالانه 4 درصد) برای مکان های ایالات متحده استفاده می کند.
• ضریب استهلاک : بازده پنل های خورشیدی هر سال چقدر کاهش می یابد. Solar API از 0.995 (0.5٪ کاهش سالانه) برای مکان های ایالات متحده استفاده می کند.
• مشوق‌ها : مشوق‌های پولی برای نصب پنل‌های خورشیدی که توسط نهادهای دولتی در منطقه شما داده می‌شود را در نظر بگیرید.
• installCostModel() : روش شما برای تخمین هزینه نصب خورشیدی به ارز محلی برای یک installationSize معین. مدل هزینه معمولاً هزینه های کار محلی و مواد را برای installationSize معین محاسبه می کند.
• installLifeSpan : طول عمر مورد انتظار تاسیسات خورشیدی. Solar API 20 سال استفاده می کند. این مقدار را در صورت نیاز برای منطقه خود تنظیم کنید.
• kWhConsumptionModel() : مدل شما برای تعیین میزان مصرف انرژی یک خانوار بر اساس صورتحساب ماهانه. در ساده‌ترین شکل آن، می‌توانید صورت‌حساب را بر میانگین هزینه یک کیلووات ساعت در محل زندگی خانه تقسیم کنید.
• monthlyBill : میانگین قبض برق ماهانه برای یک خانوار موضوع.
• ماهانه KWhEnergy Consumption : تخمینی از مقدار متوسط ​​برق مصرفی خانوار در یک مکان معین در یک ماه، که بر حسب کیلووات ساعت اندازه گیری می شود.

با استفاده از این مقادیر و اطلاعات ارائه شده توسط پاسخ API، می توانید محاسبات لازم را برای توصیه بهترین installationSize برای مکان هایی که توسط Solar API پوشش داده نمی شوند، انجام دهید.

چگونه کار می کند

میانگین قبض برق ماهانه کلید بقیه محاسبات است.

Solar API در ابتدا محاسبات خود را بر اساس مبلغ قبض ماهانه از پیش انتخاب شده استوار می کند. در صورت نیاز، می توانید مقدار متفاوتی را انتخاب کنید که با دقت بیشتری بیانگر میانگین صورتحساب ماهانه شما باشد.

Solar API با دانستن مقدار صورت‌حساب ماهانه و هزینه فعلی برق در یک مکان مشخص، می‌تواند تعداد کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) برق مصرفی یک خانوار در هر ماه را تخمین بزند. برای هزینه فعلی برق در سراسر ایالات متحده، و برای تعیین کیلووات ساعت از صورتحساب ماهانه، Solar API به پایگاه‌های اطلاعاتی نگهداری شده توسط Clean Power Research اشاره می‌کند.

Solar API با استفاده از تعداد کیلووات ساعت مصرفی یک خانوار، مساحت قابل استفاده سقف خانه و پتانسیل خورشیدی محل خانه، یک یا چند اندازه نصب خورشیدی ممکن را ارزیابی می‌کند و اندازه‌ای را توصیه می‌کند که بیشترین صرفه‌جویی را داشته باشد.

اندازه نصب پنل خورشیدی با رتبه بندی کیلووات آن اندازه گیری می شود. رتبه بندی کیلووات به تعداد پنل های خورشیدی در پیکربندی و رتبه بندی توان هر پنل که بر حسب وات اندازه گیری می شود بستگی دارد.

رتبه بندی کیلووات یک تاسیسات با انرژی خروجی یک تاسیسات که بر حسب کیلووات ساعت اندازه گیری می شود و متغیر است یکسان نیست. خروجی کیلووات ساعت نصب به عواملی مانند موارد زیر بستگی دارد:

• زمان روز
• آب و هوا
• جهت گیری پانل به سمت خورشید
• هر سایه ای که توسط اجسام مجاور بر روی پانل ها ایجاد می شود
• پتانسیل خورشیدی منطقه ای
• سن نصب

Solar API شامل عواملی مانند پتانسیل خورشیدی منطقه ای و سن نصب در برآورد تولید انرژی سالانه یک تاسیسات خورشیدی است.

برای تعیین مساحت قابل استفاده سقف و تخمین اندازه نصب خورشیدی که می تواند پشتیبانی کند، Solar API از تصاویر هوایی و مدل سازی پیشرفته سه بعدی استفاده می کند.

توضیح دقیق مقادیر و محاسبات

بخش‌های زیر توضیح می‌دهند که چگونه Solar API هزینه‌ها، صرفه‌جویی‌ها و اندازه‌های تاسیسات خورشیدی را برای یک ساختار معین در ایالات متحده محاسبه می‌کند.

در توضیحات محاسبات از اصطلاحات برای نمایش مقادیر در محاسبات استفاده می شود. برای توضیح اصطلاحات، به تعریف اصطلاحات استفاده شده در محاسبات ما مراجعه کنید.

مصرف سالانه انرژی خانوار

همانطور که قبلا ذکر شد، Solar API مصرف ماهانه برق را بر اساس مبلغ قبض ماهانه و هزینه برق در جایی که یک خانوار در آن قرار دارد، تعیین می کند. پس از تعیین میزان مصرف ماهانه برق یک خانوار، با استفاده از فرمول زیر مصرف انرژی سالانه را بر حسب کیلووات ساعت محاسبه می کنیم:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

فرض بر این است که مصرف انرژی یک خانوار در طول عمر تاسیسات خورشیدی سال به سال یکسان باقی می ماند. Solar API عمر تاسیسات خورشیدی را 20 سال فرض می کند.

تولید سالانه انرژی خورشیدی

Solar API تولید انرژی سالانه یک تاسیسات خورشیدی را با در نظر گرفتن عواملی مانند شدت نور خورشید، زاویه تابش نور خورشید و تعداد ساعات نور خورشید قابل استفاده که یک منطقه در سال دریافت می کند، تخمین می زند.

تاسیسات خورشیدی جریان مستقیم (DC) الکتریسیته تولید می کنند که قبل از استفاده از آن در خانه، باید توسط یک اینورتر به برق جریان متناوب (AC) تبدیل شود. مقداری الکتریسیته در طول فرآیند تبدیل از بین می رود و کارایی اینورتر تعیین می کند که چقدر از دست رفته است.

بهره وری فرآیند تبدیل به عنوان کاهش DC به AC نامیده می شود. برای محاسبه ضرر، Solar API خروجی سالانه تاسیسات خورشیدی را در مقدار DC به AC 0.85 ضرب می کند. نتیجه تولید سالانه برق AC است که در فرمول زیر نشان داده شده است:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

میزان انرژی تولیدی یک تاسیسات در طول عمر تاسیسات هر سال حدود 0.5% کاهش می یابد. برای توضیح این موضوع، پس از سال اول، Solar API خروجی AC سالانه یک تاسیسات را 99.5% یا 0.995 در هر سال در طول عمر تخمینی 20 ساله نصب ضرب می کند. این در جدول زیر نشان داده شده است.

سال	تولید سالانه انرژی خورشیدی (کیلووات ساعت)
1	fillestarAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0.995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0.995 ^19

از آنجایی که راندمان پنل خورشیدی با سرعت ثابتی کاهش می یابد، اساساً یک سری هندسی است که در آن a = اولیهAcKwhPerYear و r = efficiencyDepreciationFactor است. ما می توانیم از یک جمع هندسی برای محاسبه LifetimeProductionAcKwh استفاده کنیم:

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

هزینه برق با خورشیدی

اگر اندازه یک تاسیسات توسط اندازه سقف یا عوامل دیگر محدود شود، تاسیسات خورشیدی ممکن است برق کمتری نسبت به مصرف یک خانوار تولید کند. در این موارد، خانوار به احتمال زیاد مجبور است هر سال برای مقداری برق هزینه ای بپردازد، همانطور که در فرمول زیر نشان داده شده است:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

برای محاسبه این هزینه، Solar API یک مدل هزینه قبض را برای مقدار تخمینی برق، بر حسب کیلووات ساعت، اعمال می‌کند که خانوار در طول عمر تاسیسات خورشیدی به یک شرکت برق نیاز دارد. فرمول زیر این محاسبه را نشان می دهد:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

برای محاسبه افزایش سالانه هزینه برق، ما یک ضریب افزایش هزینه 2.2% یا 0.22 را در سال برای مکان های ایالات متحده اعمال می کنیم:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

به دلیل تورم، ما باید ارزش ارز را در برآورد هزینه‌های آتی تنزیل کنیم. برای در نظر گرفتن این موضوع، ما یک نرخ تخفیف 4% برای مدل خود برای مکان های ایالات متحده اعمال می کنیم:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

جدول زیر نحوه محاسبه قبض آب و برق سالانه در طول عمر تاسیسات خورشیدی را نشان می دهد. باقیمانده LifetimeUtilityBill مجموع قبوض آب و برق برای هر یک از 20 سال عمر تاسیسات خورشیدی است.

سال	قبض آب و برق سالانه به ارزش پول محلی فعلی (USD) ( سالانه UtilityBillEstimate )
1	billCostModel ( سالانهKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear ) = سالانهUtilityBillEstimateYear1
2	billCostModel ( سالانهKWhEnergyConsumption - اولیهAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = سالانهUtilityBillEstimateYear2
:	:
20	billCostModel ( سالانهKWhEnergyConsumption - اولیهAcKwhPerYear x 0.995 ^19 ) x 1.022 ^19 / 1.04 ^19 = سالانهUtilityBillEstimateYear2
مجموع	باقیماندهLifetimeUtilityBill = سالانهUtilityBillEstimateYear1 + سالانهUtilityBillEstimateYear2 + …. + سالانهUtilityBillEstimateYear20

هزینه برق بدون خورشیدی

برای محاسبه میزان صرفه جویی یک خانوار در صورت نصب انرژی خورشیدی، ما همچنین باید محاسبه کنیم که در صورت عدم نصب، چقدر خانوار ممکن است پرداخت کند.

ما دوباره باید هزینه فزاینده برق و تورم را با اعمال ضریب افزایش هزینه 1.022 و نرخ تنزیل 1.04 در محاسبه محاسبه کنیم، همانطور که در هنگام محاسبه هزینه برق با خورشیدی انجام دادیم.

جدول زیر نشان می دهد که چگونه قبض آب و برق سالانه بدون خورشیدی در طول عمر تاسیسات خورشیدی محاسبه می شود. CostOfElectricityWithoutSolar مجموع قبوض آب و برق در همان دوره 20 ساله است که ما برای هزینه برق با خورشیدی استفاده کردیم.

سال	قبض آب و برق سالانه (USD)
1	ماهانه بیل x 12
2	monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.022 ^19 / 1.04 ^19
مجموع	مجموع تمام قبوض سالانه، که می تواند به عنوان هزینه برق بدون خورشید = 204.35 x ماهیانه بیان شود

هزینه نصب خورشیدی

Solar API شامل هزینه نصب پیکربندی خورشیدی توصیه شده در برآوردهایی است که ارائه می کند. برای تخمین هزینه نصب، Solar API از مدل هزینه نصب محلی و اندازه نصب استفاده می کند.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

مشوق ها

نهادهای دولتی ممکن است مشوق هایی برای نصب خورشیدی ارائه دهند. مشوق ها اغلب به صورت اعتبار مالیاتی هستند. بر اساس موقعیت یک خانوار، Solar API مشوق هایی را که در حال حاضر برای خانواده در دسترس است از برآورد کل هزینه ها کم می کند.

کل هزینه با نصب خورشیدی

Solar API کل هزینه 20 ساله پیکربندی خورشیدی را با استفاده از فرمول زیر محاسبه می کند:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

کل پس انداز

Solar API پس انداز خانوار را با استفاده از فرمول زیر محاسبه می کند:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API محاسبات فوق را برای هر اندازه نصب احتمالی انجام می دهد و سپس اندازه نصب را توصیه می کند که حداکثر صرفه جویی را برای خانواده فراهم می کند. مبلغ پس انداز تخمینی با توصیه عودت داده می شود.