이 문서에서는 Solar API가 태양 전지판 설치를 권장하고 미국 주소의 비용 및 비용 절감을 추정하는 데 사용하는 다양한 값을 계산하는 방법을 설명합니다.
미국 내 적용 지역의 거주지 주소를 입력하면 Solar API에서 다음과 같은 추정치를 표시합니다.
- 집에서 매년 받는 일조량 양
- 태양광 발전을 위한 옥상 공간
- 태양계의 20년 수명 동안 가정이 기대할 수 있는 절감액(미국 달러)
- 거주 지역에 맞게 조정할 수 있는 거주 지역 주택의 월평균 전기 요금 청구서
- 가정 내 태양계에 권장되는 크기이며, 킬로와트 (kW) 단위로 측정됩니다.
Solar API는 데이터가 있는 모든 구조물에 대한 추정치를 제공하지만 이 API가 제공하는 추정치는 주거용 또는 소규모 상업용 구조물에 가장 적합합니다. Solar API는 1년 동안 가정에서 소비할 수 있는 것보다 더 많은 에너지를 생산하지 않으면서 절약을 극대화하는 태양광 설치 크기를 권장합니다. Solar API는 초과 에너지 생산과 관련된 값을 계산하지 않습니다.
권장 설치 크기는 여러 가지 이유로 연간 에너지 소비량으로 제한되지만, 주된 이유는 미국 가정에서 현재 과잉 에너지 생산으로 인한 금전적 이익이 거의 또는 전혀 없기 때문입니다. 순 측정을 사용하는 미국 지역에서는 초과 에너지 생산으로 얻은 크레딧은 일반적으로 시간이 지나면 만료됩니다.
미국 지역의 재무 분석에 필요한 값
API 응답의 각 SolarPanelConfig 인스턴스에서 해당 인스턴스에 대한 재무 분석을 수행하려면 두 개의 값이 필요합니다.
panelsCount: 설치 시설에 설치된 태양 전지판의 수입니다.installationSize계산에 이 값을 사용합니다.yearlyEnergyDcKwh: 특정panelsCount에 대해 레이아웃에서 1년 동안 캡처하는 햇빛 에너지의 양(DC kWh)입니다. 이 값은 각installationSize의 연간 태양 에너지 AC 생산량(initialAcKwhPerYear)을 계산할 때 사용합니다.
또한 계산에 사용할 다음 변수의 위치별 값을 수집해야 합니다.
- billCostModel(): 특정 kWh 사용에 대해 가정에서 지불하는 현지 통화로 비용을 결정하는 모델입니다. 전력의 유틸리티 요금은 수요, 시간, 가계의 전기 사용량과 같은 요소에 따라 매일 또는 시간별로 달라질 수 있습니다. 평균 비용을 예측해야 할 수도 있습니다.
- costIncreaseFactor: Solar API는 미국 위치에 1.022 (2.2% 연간 증가)를 사용합니다.
- dcToAcDerate: 인버터가 태양 전지판에서 생산되는 DC 전기를 가정에서 사용되는 AC 전기로 변환하는 효율입니다. Solar API는 미국 위치에 85&percnt를 사용합니다.
- discountRate: Solar API는 미국 위치에 1.04 (연간 증가의 4%)를 사용합니다.
- efficiencyDepreciationFactor: 매년 태양 전지 패널의 효율이 얼마나 감소하는지 나타냅니다. Solar API에서는 미국 위치에 0.995 (0.5% 연간 감소)를 사용합니다.
- 인센티브: 거주 지역의 정부 기관에서 제공한 태양 전지판 설치 시 제공되는 금전적 인센티브를 포함합니다.
- installationCostModel(): 특정
installationSize에 대해 현지 통화로 태양광 설치 비용을 추정하는 메서드입니다. 일반적으로 비용 모델은 지정된installationSize의 현지 인건비 및 자재 비용을 고려합니다. - installationLifeSpan: 태양광 전지판 설치 예상 수명입니다. Solar API는 20년이 걸립니다. 지역에 맞게 이 값을 조정합니다.
- kWhConsumptionModel(): 월간 청구서를 기준으로 가구의 에너지 소비량을 결정하기 위한 모델입니다. 가장 간단한 형태로는 청구서를 가구 위치의 평균 kWh당 비용으로 나눕니다.
- monthlyBill: 각 가구의 월 평균 전기 요금입니다.
- monthlyKWhEnergyConsumption: 특정 위치의 가정에서 한 달에 소비하는 평균 전력량의 추정치로, KWh 단위로 측정됩니다.
이러한 값과 API 응답에서 제공한 정보를 사용하여 Solar API가 적용되지 않는 위치에 가장 적합한 installationSize를 추천하는 데 필요한 계산을 실행할 수 있습니다.
작동 원리
나머지 계산의 핵심은 월 평균 전기 요금입니다.
Solar API는 처음에 미리 선택된 월별 청구 금액을 기준으로 계산합니다. 필요한 경우 월 평균 청구액을 더 정확하게 반영하는 다른 금액을 선택할 수 있습니다.
Solar API는 월간 청구액과 특정 위치의 현재 전력 비용을 파악함으로써 매월 가정에서 사용하는 전력의 킬로와트시(kWh)를 추정할 수 있습니다. Solar API는 현재 미국 내 전기 요금과 월별 청구서의 kWh를 확인하기 위해 Clean Power Research에서 유지관리하는 데이터베이스를 참조합니다.
Solar API는 가정에서 소비하는 kWh 수, 주택 옥상 사용 가능 면적, 주택 위치의 태양광 발전 가능성을 사용하여 하나 이상의 가능한 태양광 설치 크기를 평가하고 비용을 가장 많이 절감할 수 있는 크기를 추천합니다.
태양 전지판 설치 크기는 kW 등급으로 측정됩니다. kW 등급은 구성에 포함된 태양 전지판 수 및 각 패널의 전력 등급(와트 단위)에 따라 다릅니다.
설치의 kW 등급은 kWh 단위로 측정되며 가변적인 설치의 에너지 출력과 같지 않습니다. 설치의 kWh 출력은 다음과 같은 요인에 따라 달라집니다.
- 현재 시간
- 날씨
- 태양을 향한 패널의 방향입니다.
- 주변 물체가 패널에 드리워진 그림자
- 지역별 태양광 발전량
- 설치 기간
Solar API에는 태양광 발전량의 연간 에너지 생산량 추정치에 지역별 태양광 발전량, 설치 연도 등의 요소가 포함됩니다.
지붕의 사용 가능한 면적을 파악하고 지원할 수 있는 태양광 설치 크기를 예측하기 위해 Solar API는 항공 이미지와 고급 3D 모델링을 사용합니다.
값과 계산에 대한 자세한 설명
다음 섹션에서는 Solar API가 미국 내 특정 구조물의 태양광 설치 비용, 절감액, 크기를 계산하는 방법을 설명합니다.
계산 설명에서는 계산 값을 나타내는 용어를 사용합니다. 용어에 대한 설명은 계산에 사용되는 용어의 정의를 참조하세요.
연간 가정 에너지 소비량
앞서 언급했듯이 Solar API는 월별 청구 금액과 가구의 전기 요금을 기준으로 월별 전력 소비량을 결정합니다. 가정의 월간 전력 소비량을 결정한 후 다음 공식을 사용하여 연간 에너지 소비량을 KWh 단위로 계산합니다.
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
가정의 에너지 소비는 태양광 전지판을 사용하는 동안 해마다 동일하게 유지되는 것으로 가정합니다. Solar API는 태양광 설치의 수명을 20년으로 가정합니다.
연간 태양 에너지 생산량
Solar API는 햇빛의 강도, 햇빛의 각도, 지역에서 매년 사용하는 일광량 시간과 같은 요소를 고려하여 태양광 설비의 연간 에너지 생산량을 추정합니다.
태양광 설치는 직류 (DC) 전력을 생산하며, 이 전력을 인버터를 통해 교류 (AC) 전기로 변환해야 가정에서 사용할 수 있습니다. 변환 과정에서 일부 전기가 손실되고 인버터의 효율이 손실 정도를 결정합니다.
변환 프로세스의 효율성을 DC-AC 디레이팅이라고 합니다. Solar API는 손실을 계산하기 위해 태양광 설치의 연간 출력에 DC-AC 경감 0.85를 곱합니다. 그 결과는 다음 공식과 같이 연간 AC 전력 생산입니다.
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
설치 시 발생하는 에너지 양은 설치가 진행되는 동안 매년 약 0.5% 감소합니다. 이를 위해 Solar API는 첫 1년이 지난 후 설치 예상 기간인 20년 동안 매년 설치의 연간 AC 출력에 99.5%(0.995)를 곱합니다. 이 내용은 다음 표에 나와 있습니다.
| 연도 | 연간 태양 에너지 생산 (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
태양 전지판 효율은 일정한 속도로 감소하므로 기본적으로
a = initialAcKwhPerYear, r =
efficiencyDepreciationFactor인 기하급수입니다. 기하학적 합계를 사용하여 LifetimeProductionAcKwh를 계산할 수 있습니다.
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
태양열의 전기 비용
지붕 크기 또는 기타 요인에 의해 설치 크기가 제한되는 경우 태양광 설치는 가정에서 소비하는 것보다 적은 전력을 생산할 수 있습니다. 이러한 경우 다음 공식에 표시된 것처럼 가정에서 매년 일정량의 전기를 공공요금을 지불해야 할 수 있습니다.
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
이 비용을 감안하기 위해 Solar API는 태양광 전지판이 설치되어 있는 동안 공공 서비스 업체에서 필요로 하는 예상 전력량(kWh)에 청구 비용 모델을 적용합니다. 다음 수식은 이 계산을 보여줍니다.
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
연간 전기 비용 증가를 반영하기 위해 미국 내 위치에는 연간 2.2% 또는 0.22의 costIncreaseFactor를 적용합니다.
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
인플레이션으로 인해 향후 예상 비용에서 통화 가치의 가치를 할인해야 합니다. 이를 고려하여 Google은 미국 위치 모델에 4% 할인률을 적용합니다.
discountRate = 1 + 4% = 1.04
다음 표는 태양광 전지판의 수명 동안 연도의 공공요금이 어떻게 계산되는지 보여줍니다. remainingLifetimeUtilityBill은 태양광 전지판의 수명 기간 중 각 20년 동안의 공공요금 청구서의 합계입니다.
| 연도 | 연간 공공요금 청구서(현재 현지 통화 값(USD))(annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillForecastYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillForecastYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.99519) x 1.02219 / 1.0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| 총계 | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillForecastYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
태양광 에너지를 사용하지 않는 전기 비용
태양열을 설치할 경우 한 가정이 절약할 수 있는 비용을 계산하기 위해 설치하지 않을 경우 지불할 수 있는 금액도 계산해야 합니다.
태양광으로 전기 비용을 계산할 때와 마찬가지로 계산에 1.022의 costIncreaseFactor와 1.04의 discountRate를 적용하여 전기 및 인플레이션의 증가 비용을 다시 고려해야 합니다.
다음 표에는 태양광 전지판을 사용하지 않는 연도의 공공요금이 태양광 전지판의 수명 동안 어떻게 계산되는지 나와 있습니다. costOfElectricityWithoutSolar는 Google에서 태양광 전기 비용에 사용한 것과 동일한 20년 동안의 공공요금 청구서의 합계입니다.
| 연도 | 연간 공공요금 청구서 (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419 |
| 총계 | 모든 연간 청구서의 합계로, costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill으로 표시할 수도 있습니다. |
태양광 전지판 설치비
Solar API에는 제공되는 추정치에 권장 태양광 구성을 설치하는 비용이 포함됩니다. Solar API는 설치 비용을 추정하기 위해 현지화된 설치 비용 모델과 설치 규모를 사용합니다.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
인센티브
정부 기관은 태양 전지판 설치에 대한 인센티브를 제공할 수 있습니다. 인센티브는 대개 세금 공제의 형태로 제공됩니다. Solar API는 가구의 위치를 기준으로 총비용 추정치에서 현재 가구에 제공되는 모든 인센티브를 차감합니다.
태양광 설치 총비용
Solar API는 다음 수식을 사용하여 태양광 구성의 20년 총비용을 계산합니다.
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
총 절감액
Solar API는 다음 공식을 사용하여 가구의 절감액을 계산합니다.
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API는 가능한 각 설치 크기에 대해 위의 계산을 실행한 다음 가구를 위한 최대 절감 효과를 제공하는 설치 크기를 추천합니다. 예상 절감액이 추천과 함께 반환됩니다.