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太陽光発電のコストと削減額を計算する（米国のみ）

このドキュメントでは、Solar API が太陽光パネル設置の推奨値の算出、米国の住所の費用とコスト削減の見積もりに使用するさまざまな値の計算方法について説明します。

米国の対象地域の住宅の住所を入力すると、Solar API により次の推定値が表示されます。

家が 1 年間に受けている日照量
太陽光発電を設置できる屋根の面積
太陽光発電システムの 20 年間の寿命で家庭でどの程度の節約を期待できるか（米ドル）
お住まいの地域の住宅の毎月の平均電気代です（ご自宅に合わせて調整できます）
家の太陽光発電システムの推奨サイズ（キロワット（kW）単位）。

Solar API はデータを持つあらゆる構造物に対する推定値を提供しますが、提供される推定値は住宅や小規模な商業用構造物に最適です。Solar API は、1 年間に家庭で消費できるエネルギーを超える電力を発電することなく、最大限に節約できる太陽光発電設置サイズを推奨しています。Solar API は、過剰なエネルギー生産に関連する値は計算しません。

推奨される設置サイズは、さまざまな理由から年間エネルギー消費量に制限されていますが、主な理由は、現在のところ米国の家庭では、過剰なエネルギー発電による経済的メリットがほとんど、またはまったくないためです。正味計量がある米国のロケーションでは、過剰なエネルギー生産から得たクレジットは通常、時間の経過とともに期限切れになります。

米国の地域の財務分析に必要な値

API レスポンスの各 SolarPanelConfig インスタンスから財務分析を行うには、次の 2 つの値が必要です。

panelsCount: 設置場所の太陽光発電パネルの数。この値は installationSize の計算に使用します。
yearlyEnergyDcKwh: 特定の panelsCount について、レイアウトが 1 年間に取り込む日光エネルギー量（DC kWh 単位）。この値は、各 installationSize の年間太陽光エネルギー AC 発電量（initialAcKwhPerYear）の計算に使用します。

また、計算で使用する次の変数について、地域固有の値も収集する必要があります。

billCostModel(): 特定の kWh 使用に対して世帯が支払う費用を現地通貨で決定するためのモデル。電気代は、需要、時間帯、世帯の電力消費量などによって、日単位または時間単位で変動します。平均費用の見積もりが必要になる場合があります。
costIncreaseFactor: Solar API は、米国のロケーションに対して 1.022（年間 2.2% の増加）を使用します。
dcToAcDerate: 太陽光パネルで発電された DC 電力をインバータが家庭で消費される AC に変換する効率。Solar API は、米国の地域に対して 85% を使用します。
discountRate: Solar API は、米国のロケーションに対して 1.04（年間 4% の増加）を使用します。
efficiencyDepreciationFactor: 太陽光発電パネルの効率が毎年どれほど低下しているか。Solar API は、米国のロケーションに対して 0.995（年間 0.5%）を使用します。
incentives: お住まいの地域の行政機関が提供する太陽光発電パネルの設置に対する金銭的なインセンティブを含めます。
installationCostModel(): 指定された installationSize で太陽光発電を設置する際の費用を現地通貨で見積もるメソッド。通常、コストモデルでは特定の installationSize に関する現地の人件費と材料費が考慮されます。
installationLifeSpan: 太陽光発電の設置の推定寿命。Solar API は 20 年を使用します。この値は、領域に応じて必要に応じて調整します。
kWhConsumptionModel(): 毎月の請求に基づいて各世帯のエネルギー消費量を決定するモデル。最も簡単な形式では、請求額をその世帯の kWh の平均コストで割ります。
monthlyBill: 対象の世帯の毎月の電気料金の平均額。
monthlyKWhEnergyConsumption: 特定の場所の世帯が 1 か月間に消費する平均電力量の推定値（KWh 単位）。

これらの値と API レスポンスによって提供される情報を使用して、Solar API でカバーされていない場所に最適な installationSize を推奨するために必要な計算を行うことができます。

仕組み

毎月の平均電気代が、残りの計算の鍵となります。

Solar API は当初、事前に選択された月間請求額に基づいて計算します。必要に応じて、毎月の平均請求額をより正確に反映した別の金額を選択できます。

特定の場所の毎月の請求額と現在の電気料金を知ることで、Solar API は各家庭が毎月消費する電力のキロワット時（kWh）を推定できます。米国各国の現在の電気代と毎月の請求額から kWh を判断するために、Solar API は Clean Power Research が管理するデータベースを参照しています。

Solar API は、住宅の消費電力（kWh）、住宅の屋根の使用可能面積、住宅の位置の太陽光発電のポテンシャルを使用して、1 つ以上の太陽光発電設置規模を評価し、最も節約できる設置規模を推奨します。

太陽光発電パネル設置の大きさは、定格電力（kW）で測定されます。kW 定格は、構成内の太陽光発電パネルの数と、各パネルのワットで測定した電力定格によって異なります。

設備の kW 定格は、kWh で測定される設備のエネルギー出力とは異なります。設備の kWh 出力は、次のような要因によって異なります。

時間帯
天気
太陽に対するパネルの向き
近くの物体によってパネルに影がかかる
各地域の太陽光発電のポテンシャル
設置時期

Solar API では、太陽光発電設備の年間発電量の推定に、地域の太陽光発電のポテンシャルや設置年数などの要素が含まれています。

Solar API は、屋根の使用可能面積を判断し、サポート可能な太陽光発電設置サイズを推定するために、航空画像と高度な 3D モデリングを使用します。

値と計算の詳細な説明

以降のセクションでは、Solar API が米国における特定の構造物の太陽光発電設備の費用、節約額、規模を計算する方法について説明します。

計算の説明では、計算の値を表す用語を使用します。用語の説明については、計算で使用される用語の定義をご覧ください。

年間エネルギー消費量

前述のように、Solar API は毎月の請求額と世帯の電気料金に基づいて毎月の電気消費量を決定します。世帯の月間電力消費量を算出した後、次の式を使用して年間エネルギー消費量を KWh で計算します。

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

家庭でのエネルギー消費量は、太陽光発電設備の耐用年数と同じ年で推移すると想定されます。Solar API では、太陽光発電設備の寿命は 20 年と想定しています。

年間太陽光発電量

Solar API は、太陽光強度、太陽光の角度、ある地域での年間の使用可能な日射時間などの要素を考慮して、太陽光発電設備の年間エネルギー生成量を推定します。

太陽光発電設備は直流（DC）電力を生成し、それを家庭で使用する前にインバーターで交流（AC）電力に変換する必要があります。変換中に一部の電力が失われるため、失われる量はインバータの効率によって決まります。

変換プロセスの効率は DC から AC への遅延と呼ばれます。損失を考慮して、Solar API は太陽光発電設備の年間出力に DC から AC へのディレート 0.85 を掛けます。次の式に示すように、年間 AC 電力が生産されます。

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

設備が発電するエネルギー量は、設置の存続期間を通じて毎年約 0.5% 減少します。そのため、最初の 1 年が過ぎると、Solar API は設置の年間 AC 出力に設置の推定 20 年間の寿命にわたって毎年 99.5%（0.995）を乗算します。これを次の表に示します。

年	年間太陽光発電量（kWh）
1	initialAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0.995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0.995¹⁹

ソーラーパネルの効率は一定の速度で減衰するため、基本的には a = initialAcKwhPerYear、r =efficiencyDepreciationFactor となる幾何学級数になります。幾何学的合計を使用して LifetimeProductionAcKwh を計算できます。

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

## 太陽光発電による電気料金設置の規模が屋根のサイズなどの要因によって制限される場合、太陽光発電設備の発電量は家庭の消費量よりも少ない可能性があります。この場合、次の式に示すように、世帯は毎年いくらかの電力を公益事業会社に支払う必要があります。

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

この費用を考慮して、Solar API は推定電力量（kWh 単位）に請求費用モデルを適用します。これは、太陽光発電設備の耐用期間にわたって家庭で必要となる電力料金です。次の式はこの計算を示しています。

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

米国のロケーションでは、年間の電気料金の増加を考慮して、2.2%（0.22）の costIncreaseFactor を適用します。

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

インフレにより、将来の費用の見積もりで通貨の価値を割引する必要があります。これを考慮するため、米国のロケーションでは 4% の割引率をモデルに適用します。

discountRate = 1 + 4% = 1.04

次の表は、太陽光発電設備の耐用期間に対する各年の公共料金の算出方法を示しています。remainingLifetimeUtilityBill は、太陽光発電設備の耐用年数である 20 年間の各公共料金の合計です。

年	年間公共料金（現在の現地通貨額（USD）（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
合計	remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20

太陽光発電を使用しない場合の電気代

太陽光発電を設置した場合に節約できる金額を計算するには、設置しなかった場合に世帯が支払う可能性のある金額も計算する必要があります。

この場合も、太陽光発電の電力コストを計算したときと同様に、costIncreaseFactor 1.022 と discountRate 1.04 を計算に適用して、電気コストとインフレコストの増加を考慮する必要があります。

次の表は、太陽光発電設備の耐用期間における各年の光熱費（太陽光発電なし）がどのように計算されるかを示しています。costOfElectricityWithoutSolar は、Google が太陽光発電の電気料金に使用したのと同じ 20 年間の公共料金の合計です。

年	年間公共料金（米ドル）
1	monthlyBill x 12
2	monthlyBill x 12 x 1.022 ÷ 1.04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.022¹⁹ ÷ 1.04¹⁹
合計	すべての年間請求額の合計。costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill として表すこともできます。

太陽光発電の設置費用

Solar API の推定値には、推奨される太陽光発電構成をインストールする費用が含まれています。設置費用を見積もるため、Solar API では地域に特化した設置費用モデルと設置の規模を使用します。

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

インセンティブ

政府機関は、太陽光発電の設置に対してインセンティブを提供している場合があります。多くの場合、インセンティブは税額控除の形式で行われます。Solar API は、世帯の所在地に基づいて、総費用の見積もりからその世帯で現在利用できるインセンティブを差し引きます。

太陽光発電の設置にかかる合計費用

Solar API は、次の式を使用して太陽光発電構成の 20 年間の合計費用を計算します。

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

合計削減額

Solar API は、次の式を使用して家庭での節約額を計算します。

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API は、想定される設置サイズごとに上記の計算を行い、家庭で最大限の節約となる設置サイズを推奨します。推定削減額が推奨事項とともに返されます。

ビルディングインサイトのリクエストを行う

費用と削減額を計算する（米国以外）