يشرح هذا المستند طريقة احتساب واجهة برمجة التطبيقات Solar API للقيم المختلفة التي تستخدمها للتوصية بتركيب الألواح الشمسية وتقدير التكاليف وتوفير التكاليف لعناوين الولايات المتحدة.
إذا أدخلت عنوان الإقامة في منطقة مغطاة في الولايات المتحدة، تعرض لك Solar API التقديرات التالية:
- مقدار ضوء الشمس الذي يستقبله المنزل سنويًا
- مقدار المساحة المتوفرة على سطح ألواح الطاقة الشمسية
- ما مقدار المدخرات، بالدولار الأمريكي، التي يمكن أن يتوقعها المنزل على مدار 20 عامًا في النظام الشمسي
- متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية للمنازل في منطقتك، والذي يمكنك ضبط الوضع في منزلك
- حجم مقترَح، يُقاس بالكيلوواط (kW)، للنظام الشمسي في منزل
وعلى الرغم من أن واجهة برمجة التطبيقات Solar API توفر تقديرات لأي هيكل يحتوي على البيانات، فإن التقديرات التي توفرها هي الأنسب للمساكن أو المشروعات الصغيرة المنشآت التجارية. تقترح واجهة برمجة التطبيقات Solar API أحجام ألواح الطاقة الشمسية التي يتم تركيبها زيادة التوفير إلى أقصى حد بدون إنتاج طاقة إضافية في عام واحد مقارنةً بالأسرة تناوله. لا تحسب Solar API القيم المرتبطة بالفرط إنتاج الطاقة.
تقتصر أحجام التركيب الموصى بها على الاستهلاك السنوي للطاقة لعدة أسباب، ولكن بشكل أساسي لأن الأسر الأمريكية في الوقت الحالي عدم تحقيق فائدة مالية من إنتاج الطاقة الزائدة. في مواقع الولايات المتحدة التي لها صافي حصة حصة القراءة المجانية، الأرصدة عادةً ما تنتهي صلاحيتها بمرور الوقت.
القيم المطلوبة للتحليل المالي للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة
من كل مثيل SolarPanelConfig في استجابة واجهة برمجة التطبيقات، ستحتاج إلى قيمتَين
لإجراء التحليل المالي لتلك المثيل:
panelsCount: عدد الألواح الشمسية في المنشآت. أنت تستخدم هذه القيمة في حسابinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: مقدار طاقة ضوء الشمس الذي يلتقطه التنسيق على مدار من السنة، بوحدة التحكّم بوحدة كيلوواط ساعة (DC)، مع تحديد قيمةpanelsCountمحدّدة. تستخدم هذه المعلومات القيمة في حساب إنتاج الطاقة الشمسية السنوية من التيار المتردد (AC) (initialAcKwhPerYear) من كلinstallationSize.
بالإضافة إلى ذلك، عليك جمع قيم خاصة بالموقع الجغرافي لما يلي: المتغيرات التي ستستخدمها في العمليات الحسابية:
- billCostModel(): نموذجك لتحديد التكلفة بالعملة المحلية التي تدفعها الأسرة مقابل استخدام عدد معيّن من الكيلوواط في الساعة. يُعد مقدار قد تختلف رسوم الخدمات الكهربائية من يوم لآخر أو ساعة إلى أخرى بناءً على عوامل مثل الطلب والوقت من اليوم ومقدار الكهرباء استهلاكك للأسرة. قد تحتاج إلى تقدير متوسط التكلفة.
- costIncreaseFactor: تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API الإصدار 1.022 (2.2% زيادة سنوية) لمواقع الولايات المتحدة.
- dcToAcDerate: الكفاءة التي يحوِّل بها عاكس وحدة تيار مستمر الكهرباء الناتجة عن الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد في المنزل. تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API 85% في الولايات المتحدة المواقع.
- discountRate: تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API القيمة 1.04 (4% سنويًا زيادة) لمواقع الولايات المتحدة.
- efficiencyDepreciationFactor: مقدار كفاءة الطاقة الشمسية الجديدة كل عام. تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API 0.995 (0.5 ٪ الخفض السنوي) للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة.
- الحوافز: يجب تضمين أي حوافز مالية لتركيب ألواح الطاقة الشمسية. والمقدّمة من الجهات الحكومية في منطقتك
- installationCostModel(): هي طريقتك لتقدير تكلفة
تركيب الطاقة الشمسية بالعملة المحلية في
installationSizeالتكلفة حساب المستخدم عادةً في حساب العمالة المحلية وتكاليف الموادinstallationSize - installationLifeSpan: العمر المتوقّع لتركيب ألواح الطاقة الشمسية تستخدم Solar API 20 عامًا. اضبط هذه القيمة حسب الحاجة واحدة.
- kWhConsumptionModel(): هو النموذج المستخدَم لتحديد مقدار الطاقة استهلاكهم للأسرة بناءً على فاتورة شهرية. وفي أبسط صوره، يمكنك على متوسط تكلفة الكيلوواط في الساعة في موقع الأسرة.
- monthlyBill: متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية لأحد الأشخاص أسرة.
- monthlyKWhEnergyConsumption: تقدير لمتوسط كمية الكهرباء التي يستهلكها المنزل في موقع جغرافي معيّن خلال شهر، ويتم قياسها بالكيلوواط ساعة.
باستخدام هذه القيم والمعلومات المقدّمة من خلال الردّ من واجهة برمجة التطبيقات، يمكنك
إجراء العمليات الحسابية اللازمة لاقتراح أفضل installationSize
التي لا تغطيها Solar API.
آلية العمل
متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية هو المفتاح لبقية العمليات الحسابية.
تبني Solar API في البداية حساباتها على خطة شهرية يتم اختيارها مسبقًا مبلغ الفاتورة. إذا لزم الأمر، يمكنك تحديد مبلغ مختلف بدقة أكبر يعكس متوسط فاتورتك الشهرية.
تتيح لك معرفة مبلغ الفاتورة الشهرية والتكلفة الحالية للكهرباء في وفقًا لموقع معين، يمكن لواجهة Solar API تقدير عدد الكيلوواط في الساعة (كيلوواط ساعة) من الكهرباء التي تستهلكها الأسرة كل شهر. بالنسبة للتكلفة الحالية بقيمة للكهرباء في أنحاء الولايات المتحدة، ولتحديد الكيلوواط في الساعة من فاتورة شهرية، تشير واجهة برمجة التطبيقات Solar API إلى قواعد البيانات التي تحتفظ بها أداة Clean Power البحث:
باستخدام عدد الكيلوواط في الساعة التي تستهلكها الأسرة، ومساحة سقف المنزل القابلة للاستخدام، وإمكانات توليد الطاقة الشمسية في موقع المنزل، تقيم واجهة برمجة التطبيقات Solar API بقياس واحد أو أكثر من أحجام ألواح الطاقة الشمسية المحتملة وتقترح الحجم يوفر لك أكبر قدر من التوفير.
يتم قياس حجم تركيب الألواح الشمسية باستخدام معدّل الكيلوواط (الكيلوواط) الخاص بها. الكيلوواط ويعتمد التقييم على عدد الألواح الشمسية في التكوين ومقدار الطاقة بالواط لكل لوحة.
لا يكون تصنيف الكيلوواط لأحد التركيبات هو نفسه ناتج الطاقة والذي يُقاس بالكيلوواط في الساعة وهو متغير. ناتج الكيلوواط ساعة يعتمد ذلك على عوامل كالتالية:
- الوقت من اليوم
- الطقس
- اتجاه اللوحة بالنسبة للشمس
- ظهور أي ظلال على الألواح من خلال أجسام قريبة
- إمكانات توليد الطاقة الشمسية على المناطق
- عمر التركيب
وتشمل واجهة برمجة التطبيقات Solar API عوامل مثل إمكانات توليد الطاقة الشمسية على المنطقة وعمرها. من التركيب وفقًا لتقديره لإنتاج الطاقة السنوي للطاقة الشمسية التثبيت.
لتحديد المساحة القابلة للاستخدام على السطح وتقدير حجم ألواح الطاقة الشمسية التي يمكنها دعمها، تستخدم Solar API صورًا جوية وصورًا متقدمة ثلاثية الأبعاد النمذجة.
شرح تفصيلي للقيم والعمليات الحسابية
توضح الأقسام التالية طريقة احتساب واجهة برمجة التطبيقات Solar API للتكاليف، وأحجام وأحجام تركيبات ألواح الطاقة الشمسية لهيكل معين في الولايات المتحدة
تستخدم تفسيرات العمليات الحسابية مصطلحات لتمثيل القيم في العمليات الحسابية. للحصول على شرح للمصطلحات، يُرجى الاطّلاع على "تعريف المصطلحات المستخدَمة". في حساباتنا.
الاستهلاك السنوي للطاقة المنزلية
كما ذكرنا سابقًا، تحدد Solar API الاستهلاك الشهري الكهرباء على أساس مبلغ الفاتورة الشهرية وتكلفة الكهرباء حيث الذي تقع فيه منازلهم. بعد تحديد الاستهلاك الشهري للكهرباء نحسب الاستهلاك السنوي للطاقة بالكيلوواط في الساعة باستخدام المعادلة التالية:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
يفترض أن يظل استهلاك الطاقة للأسرة على حاله من عام إلى آخر عمر تركيب الطاقة الشمسية. وتفترض واجهة برمجة التطبيقات Solar أن عمر لألواح الطاقة الشمسية المتنقلة إلى 20 عامًا.
إنتاج الطاقة الشمسية سنويًا
تقدر واجهة برمجة التطبيقات Solar API إنتاج الطاقة السنوي للطاقة الشمسية التثبيت من خلال مراعاة عوامل مثل شدة ضوء الشمس وزاوية وضوء الشمس وعدد ساعات ضوء الشمس القابل للاستخدام الذي تحصل عليه المنطقة سنويًا.
وتنتج ألواح الطاقة الشمسية كهرباء تيار مباشر (DC) يجب أن تكون لتحويله إلى كهرباء ذات تيار متردد (AC) باستخدام عاكس للكهرباء قبل التمكن من استخدامه في منزلك. فقدان بعض الكهرباء أثناء عملية التحويل، وتحدِّد كفاءة العاكس المقدار الذي يتم فقدانه.
ويُشار إلى كفاءة عملية التحويل باسم DC إلى AC خفض مستوى الوصول. لحساب الخسارة، تضرب Solar API القيمة السنوية ناتج ألواح الطاقة الشمسية المركّبة من تيار مستمر إلى تيار متردد بمقدار 0.85 والنتيجة هي الإنتاج السنوي من كهرباء التيار المتردد، على النحو الموضح في المعادلة التالية:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
وتنخفض كمية الطاقة الناتجة عن أحد التركيبات بحوالي 0.5%. التي يقضيها كل على مدار عمر التركيب. لحساب ذلك، بعد في العام، تضرب واجهة برمجة التطبيقات Solar API ناتج AC السنوي لأي تثبيت في 99.5% أو 0.995 كل عام على مدار الفترة المقدرة منذ 20 عامًا للتركيب. هذا النمط كما هو موضح في الجدول التالي.
| سنة | إنتاج الطاقة الشمسية سنويًا (كيلوواط ساعة) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
نظرًا لتناقص كفاءة الألواح الشمسية بمعدل ثابت، فمن الضروري
متسلسلة هندسية حيث a = uniqueAcKwhPerYear وr =
efficiencyDepreciationFactor. يمكننا استخدام مجموع هندسي لحساب
LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
تكلفة الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية
إذا كان حجم التركيب مقيدًا بحجم السقف أو عوامل أخرى، قد تُنتج محطات إنتاج الطاقة الشمسية كهرباء أقل مما تستهلكه الأسرة. ضِمن في هذه الحالات، سيتعين على الأسرة على الأرجح دفع مبلغ مقابل إحدى الخدمات الكهرباء كل عام، كما هو موضح في المعادلة التالية:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
ولحساب هذه التكلفة، تطبق Solar API نموذج تكلفة فاتورة على كمية الكهرباء المقدّرة بالكيلوواط ساعة، ستحتاج الأسرة من مصدر الطاقة على مدار عمر ألواح الطاقة الشمسية. توضح المعادلة التالية هذا الحساب:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
ولحساب الزيادة السنوية في تكلفة الكهرباء، نطبق costIncreaseFactor 2.2 % أو 0.22 سنويًا للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
وبسبب التضخم، علينا خصم قيمة قيمة العملة في تقديرات للتكاليف المستقبلية. ولحساب ذلك، نطبِّق شرطًا الخصم المعدل لنموذجنا مواقع الولايات المتحدة:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
يوضح الجدول التالي كيفية احتساب فاتورة الخدمات لكل سنة خلال عمر تركيب ألواح الطاقة الشمسية. remainingLifetimeUtilityBill هي المجموع إجمالي فواتير الخدمات لكل سنة من 20 عامًا من محطات توليد الطاقة الشمسية مدى الحياة.
| سنة | فاتورة الخدمات السنوية بالقيمة الحالية بالعملة المحلية (بالدولار الأمريكي) (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 |
| المجموع | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20. |
تكلفة الكهرباء بدون شمسي
لحساب المبلغ الذي يمكن للأسرة توفيره في حالة تركيب وحدات الطاقة الشمسية، لدينا أيضًا لحساب المبلغ الذي قد تدفعه الأسرة إذا لم يدفع.
علينا مجددًا حساب التكلفة المتزايدة للكهرباء والتضخم من خلال مع تطبيق costIncreaseFactor البالغ 1.022 وcostIncreaseFactor 1.04 كما فعلنا عندما حسبنا تكلفة الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية.
يوضّح الجدول التالي قيمة فاتورة الخدمات لكل سنة بدون الطاقة الشمسية يتم حسابها على مدار عمر ألواح الطاقة الشمسية. تشير رسالة الأشكال البيانية costOfElectricityWithoutSolar هي مجموع فواتير الخدمات خلال نفس فترة الـ 20 عامًا التي استخدمناها لتكلفة الكهرباء بالطاقة الشمسية.
| سنة | فاتورة الخدمات السنوية (بالدولار الأمريكي) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill × 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419 |
| المجموع | مجموع كل الفواتير السنوية، والذي يمكن التعبير عنه أيضًا costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthBill |
تكلفة تركيب ألواح الطاقة الشمسية
تشمل واجهة برمجة التطبيقات Solar API تكلفة تركيب نظام الطاقة الشمسية الموصى به التكوين في التقديرات التي توفرها. لتقدير تكلفة المشروع، تستخدم Solar API نموذج تكلفة تثبيت مترجمًا حجم التركيب.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
الحوافز
قد تقدِّم الجهات الحكومية حوافز لتركيب أجهزة الطاقة الشمسية. تشير رسالة الأشكال البيانية والحوافز عادةً في شكل أرصدة ضريبية. استنادًا إلى خطة الأسرة الموقع، فإن Solar API تطرح أي حوافز موجودة حاليًا المتاحة للأسرة من تقدير التكاليف الإجمالية.
التكلفة الإجمالية لتركيب ألواح الطاقة الشمسية
تحسب Solar API إجمالي تكلفة تركيب الطاقة الشمسية على مدار 20 عامًا باستخدام الصيغة التالية:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
إجمالي ما تم توفيره
تحسب Solar API المبالغ التي تم توفيرها للأسرة باستخدام المعادلة التالية:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
تقوم Solar API بالعمليات الحسابية المذكورة أعلاه لكل حجم التركيب ثم يوصي بحجم التركيب الذي يوفر الحد الأقصى للمبلغ الذي تم توفيره للأسرة. مبلغ التوفير المقدّر مع التوصية.