이 문서에서는 Solar API가 태양광 패널 설치를 추천하고 미국 주소의 비용 및 비용 절감을 추정하는 데 사용하는 다양한 값을 계산하는 방법을 설명합니다.
지원되는 미국 지역의 거주지 주소를 입력하면 Solar API에 다음과 같은 추정치가 표시됩니다.
- 집에 연간 얼마나 많은 일조량이 있는지
- 태양광 설치를 위한 지붕 공간
- 태양광 시스템의 20년 수명 동안 예상되는 절감액(달러)
- 거주 지역의 월평균 전기 요금으로, 집에 맞게 조정할 수 있습니다.
- 주택에 설치할 태양광 시스템의 권장 크기(킬로와트(kW)로 측정)
Solar API는 데이터가 있는 모든 구조물에 대한 추정치를 제공하지만, 제공되는 추정치는 주거용 건물 또는 소규모 상업용 건물에 가장 적합합니다. Solar API는 한 가구가 소비할 수 있는 것보다 더 많은 에너지를 생산하지 않고도 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, 그중에서도 미국 가정이 현재 과도한 에너지 생산으로 얻는 금전적 이익이 거의 없거나 전혀 없기 때문입니다. 넷 미터링이 적용되는 미국 지역에서는 초과 에너지 생산으로 얻은 크레딧이 일반적으로 시간이 지남에 따라 만료됩니다.
미국 위치의 재무 분석에 필요한 값
API 응답의 각 SolarPanelConfig 인스턴스에서 해당 인스턴스의 재무 분석을 실행하려면 두 가지 값이 필요합니다.
panelsCount: 설치된 태양광 패널의 수입니다.installationSize를 계산할 때 이 값을 사용합니다.yearlyEnergyDcKwh: 특정panelsCount을 기준으로 레이아웃이 1년 동안 캡처하는 태양광 에너지의 양(DC kWh)입니다. 각installationSize의 연간 태양 에너지 AC 생산량(initialAcKwhPerYear)을 계산할 때 이 값을 사용합니다.
또한 계산에 사용할 다음 변수의 위치별 값을 수집해야 합니다.
- billCostModel(): 가구가 특정 kWh를 사용한 데 대해 지불한 현지 통화로 된 비용을 결정하는 모델입니다. 공공요금에서 청구하는 전기 요금은 수요, 시간대, 가구의 전기 사용량 등에 따라 매일 또는 시간마다 달라질 수 있습니다. 평균 비용을 추정해야 할 수도 있습니다.
- costIncreaseFactor: Solar API는 미국 위치에 1.022 (연간 2.2% 증가)를 사용합니다.
- dcToAcDerate: 인버터가 태양광 패널에서 생산된 DC 전기를 가정에서 사용하는 AC 전기로 변환하는 효율입니다. Solar API는 미국 위치에 85%를 사용합니다.
- discountRate: Solar API는 미국 위치에 1.04 (연간 4% 증가)를 사용합니다.
- efficiencyDepreciationFactor: 태양광 패널의 효율이 매년 감소하는 비율입니다. Solar API는 미국 위치에 0.995 (연간 감소 0.5%)를 사용합니다.
- 인센티브: 거주 지역의 정부 기관에서 제공하는 태양광 패널 설치에 대한 금전적 인센티브를 포함합니다.
- installationCostModel(): 지정된
installationSize의 태양광 설치 비용을 현지 통화로 추정하는 메서드입니다. 비용 모델은 일반적으로 특정installationSize의 현지 인건비 및 자재 비용을 고려합니다. - installationLifeSpan: 태양광 설치의 예상 수명입니다. Solar API는 20년을 사용합니다. 거주 지역에 따라 이 값을 조정합니다.
- kWhConsumptionModel(): 월별 청구서를 기반으로 가구의 에너지 소비량을 결정하는 모델입니다. 가장 간단한 방법은 청구서 금액을 거주 지역의 kWh당 평균 비용으로 나누는 것입니다.
- monthlyBill: 대상 가구의 월평균 전기 요금입니다.
- monthlyKWhEnergyConsumption: 특정 위치의 가구가 한 달 동안 소비하는 평균 전기량으로, kWh로 측정됩니다.
이러한 값과 API 응답에서 제공하는 정보를 사용하여 Solar API에서 다루지 않는 위치에 가장 적합한 installationSize를 추천하는 데 필요한 계산을 실행할 수 있습니다.
작동 방식
월평균 전기 요금은 나머지 계산의 핵심입니다.
Solar API는 처음에 사전 선택된 월별 청구 금액을 기준으로 계산합니다. 필요한 경우 자체 월별 평균 청구 금액을 더 정확하게 반영하는 다른 금액을 선택할 수 있습니다.
Solar API는 특정 위치의 월별 청구액과 현재 전기 요금을 알고 있으면 가구에서 매월 소비하는 전기 킬로와트시(kWh) 수를 추정할 수 있습니다. 미국 전역의 현재 전기 요금을 확인하고 월별 청구서에서 kWh를 확인하기 위해 Solar API는 Clean Power Research에서 유지 관리하는 데이터베이스를 참조합니다.
Solar API는 가구에서 소비하는 kWh 수, 집 지붕의 사용 가능한 면적, 집 위치의 태양광 잠재력을 사용하여 가능한 태양광 설치 크기를 하나 이상 평가하고 가장 많은 절약을 제공하는 크기를 추천합니다.
태양광 패널 설치 규모는 kW 정격으로 측정됩니다. kW 정격은 구성의 태양광 패널 수와 각 패널의 전원 정격(와트 단위)에 따라 다릅니다.
설치의 kW 정격은 kWh로 측정되고 가변적인 설치의 에너지 출력과 다릅니다. 설치의 kWh 출력은 다음과 같은 요인에 따라 달라집니다.
- 현재 시간
- 날씨
- 태양을 향한 패널의 방향
- 주변 물체가 패널에 비치는 그림자
- 지역별 태양광 발전량
- 설치 기간
Solar API는 태양광 설치의 연간 에너지 생산량을 추정할 때 지역 태양광 잠재력 및 설치 연도와 같은 요소를 포함합니다.
Solar API는 지붕의 사용 가능한 면적을 확인하고 지붕에서 지원할 수 있는 태양광 설치 규모를 추정하기 위해 항공 이미지와 고급 3D 모델링을 사용합니다.
값 및 계산에 관한 자세한 설명
다음 섹션에서는 Solar API가 미국의 특정 구조물에 대한 태양광 설치의 비용, 절약, 크기를 계산하는 방법을 설명합니다.
계산 설명에서는 용어를 사용하여 계산의 값을 나타냅니다. 용어에 대한 설명은 계산에 사용된 용어 정의에서 확인하세요.
연간 가구 에너지 소비량
앞서 언급한 바와 같이 Solar API는 월별 청구 금액과 가구가 위치한 곳의 전기 요금을 기준으로 월별 전기 사용량을 결정합니다. 가구의 월별 전기 사용량을 확인한 후 다음 수식을 사용하여 연간 에너지 사용량(kWh)을 계산합니다.
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
가정의 에너지 소비량은 태양광 설치의 수명 기간 동안 매년 동일하게 유지된다고 가정합니다. Solar API는 태양광 설치물의 수명을 20년으로 가정합니다.
연간 태양 에너지 생산량
Solar API는 일조 강도, 일조 각도, 지역에서 연간 사용할 수 있는 일조 시간과 같은 요소를 고려하여 태양광 설치의 연간 에너지 생산량을 추정합니다.
태양광 설치는 직류 (DC) 전기를 생산하며, 이 전기를 집에서 사용하려면 인버터로 교류 (AC) 전기로 변환해야 합니다. 변환 과정에서 일부 전기가 손실되며, 손실되는 전기의 양은 인버터의 효율에 따라 달라집니다.
변환 프로세스의 효율성을 DC-AC 비율이라고 합니다. 손실을 고려하기 위해 Solar API는 태양광 설치의 연간 출력에 DC-AC 감쇠 0.85를 곱합니다. 결과는 다음 수식과 같이 연간 AC 전기 생산량입니다.
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
설치에서 생산하는 에너지의 양은 설치 기간 동안 매년 약 0.5%씩 감소합니다. 이를 고려하기 위해 Solar API는 첫해 이후 설치의 연간 AC 출력에 설치의 예상 수명인 20년 동안 매년 99.5% 또는 0.995를 곱합니다. 이는 다음 표를 참고하세요.
| 연도 | 연간 태양 에너지 생산량 (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
태양광 패널 효율은 일정한 비율로 감소하므로 본질적으로 a = initialAcKwhPerYear이고 r =
efficiencyDepreciationFactor인 등차수열입니다. 기하학적 합계를 사용하여 LifetimeProductionAcKwh를 계산할 수 있습니다.
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
태양광을 통한 전기 요금
설치 크기가 지붕 크기 또는 기타 요인으로 제한되는 경우 태양광 설치에서 가정에서 소비하는 전기보다 적은 전기를 생산할 수 있습니다. 이 경우 다음 수식과 같이 가구는 매년 일정량의 전기에 대해 공공요금을 지불해야 할 수 있습니다.
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
이 비용을 고려하기 위해 Solar API는 태양광 설치 기간 동안 가구가 공공 서비스에서 필요로 하는 예상 전기량(kWh)에 청구서 비용 모델을 적용합니다. 다음 수식은 이 계산을 보여줍니다.
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
전기 요금의 연간 인상을 반영하기 위해 미국 위치의 경우 연간 2.2% 또는 0.22의 costIncreaseFactor를 적용합니다.
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
인플레이션으로 인해 향후 비용 추정치에서 통화 가치를 할인해야 합니다. 이를 고려하여 미국 위치의 모델에 4% 할인율을 적용합니다.
discountRate = 1 + 4% = 1.04
다음 표는 태양광 설치의 수명 기간 동안 각 연도의 공공요금 청구서가 계산되는 방식을 보여줍니다. remainingLifetimeUtilityBill은 태양광 설치의 전체 기간인 20년 동안의 각 공공요금 청구서의 합계입니다.
| 연도 | 현지 통화로 표시된 연간 공공요금 청구서 금액 (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 |
| 합계 | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + …. + annualUtilityBillEstimateYear20 |
태양광이 없는 경우의 전기 요금
태양광을 설치할 경우 가구가 얼마나 절약할 수 있는지 계산하려면 태양광을 설치하지 않을 경우 가구가 얼마나 지출할 수 있는지도 계산해야 합니다.
태양광으로 전기 요금을 계산할 때와 마찬가지로 costIncreaseFactor 1.022 및 discountRate 1.04를 계산에 적용하여 전기 요금 인상 및 인플레이션을 다시 고려해야 합니다.
다음 표는 태양광 설치 기간 동안 태양광을 사용하지 않을 때의 연간 공공요금 청구서가 어떻게 계산되는지 보여줍니다. costOfElectricityWithoutSolar는 태양광을 사용한 전기 요금에 사용된 것과 동일한 20년 동안의 공공요금 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 |
| 합계 | 모든 연간 청구서의 합계로, costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill로 표현할 수도 있습니다. |
태양광 설치 비용
Solar API는 제공하는 추정치에 권장 태양광 구성 설치 비용을 포함합니다. Solar API는 설치 비용을 추정하기 위해 현지화된 설치 비용 모델과 설치 규모를 사용합니다.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
인센티브
정부 기관에서 태양광 설치에 대한 인센티브를 제공할 수 있습니다. 인센티브는 종종 세금 공제 형태로 제공됩니다. Solar API는 가구의 위치를 기반으로 현재 가구에 제공되는 인센티브를 총 비용 추정치에서 공제합니다.
태양광 설치의 총비용
Solar API는 다음 수식을 사용하여 태양광 구성의 20년 총 비용을 계산합니다.
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
총 절감액
Solar API는 다음 수식을 사용하여 가구의 절감액을 계산합니다.
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API는 가능한 각 설치 크기에 대해 위의 계산을 실행한 후 가구에 최대 절약을 제공하는 설치 크기를 추천합니다. 예상 절감액은 권장사항과 함께 반환됩니다.