이 문서에서는 Solar API가 태양 전지판 설치를 추천하고 미국 주소의 비용 및 비용 절감을 추정하는 데 사용하는 다양한 값을 계산하는 방법을 설명합니다.
미국 내 적용되는 지역의 거주지 주소를 입력하면 Solar API에 다음과 같은 추정치가 표시됩니다.
- 집에서 받는 연간 일조량
- 태양광 설치를 위한 지붕의 공간
- 태양계의 20년 수명 동안 주택에서 기대할 수 있는 절감액(미국 달러)은 얼마인가요?
- 거주 지역 주택의 월 평균 전기 요금 청구서로, 가정에 맞게 조정할 수 있습니다
- 집에 있는 태양계에 권장되는 크기(킬로와트(kW))
Solar API는 데이터가 있는 모든 구조물에 대한 추정치를 제공하지만 주거지 또는 소규모 상업용 구조물에 가장 적합합니다. Solar API는 1년 동안 가정에서 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생산하지 않으면서 에너지 절약을 극대화하는 태양열 설치 크기를 권장합니다. Solar API는 과잉 에너지 생산과 관련된 값을 계산하지 않습니다.
권장되는 설치 크기는 여러 가지 이유로 연간 에너지 소비량으로 제한되지만 주로 미국 가정에서는 과잉 에너지 생산으로 인한 재정적 이익이 거의 없거나 전혀 없기 때문입니다. 순 한도 측정이 적용되는 미국 위치에서 초과 에너지 생산으로 얻은 크레딧은 일반적으로 시간이 지나면 만료됩니다.
미국 위치의 재무 분석을 위한 필수 값
API 응답의 각 SolarPanelConfig 인스턴스에서 해당 인스턴스의 재무 분석을 수행하려면 2개의 값이 필요합니다.
panelsCount: 설치된 태양 전지판의 수입니다. 이 값은installationSize계산에 사용합니다.yearlyEnergyDcKwh: 특정panelsCount을 기준으로 1년 동안 레이아웃이 캡처하는 햇빛 에너지의 양입니다(DC kWh). 이 값은 각installationSize의 연간 태양 에너지 AC 생산량(initialAcKwhPerYear)을 계산할 때 사용합니다.
또한 계산에 사용할 다음 변수의 위치별 값을 수집해야 합니다.
- billCostModel(): 특정 kWh를 사용하여 가구에서 지불하는 현지 통화로 비용을 결정하는 모델입니다. 전력 사용량은 수요, 시간대, 가정의 전력 소비량과 같은 요소에 따라 날짜 또는 시간별로 달라질 수 있습니다. 평균 비용을 추정해야 할 수도 있습니다.
- costIncreaseFactor: 미국 위치에 대해 Solar API가 1.022 (2.2% 연간 증가)를 사용합니다.
- dcToAcDerate: 인버터가 태양광 패널에서 생산된 DC 전기를 가정에서 사용되는 AC 전력으로 변환하는 효율입니다. Solar API는 미국 위치에 85%를 사용합니다.
- discountRate: Solar API는 미국 위치에 대해 1.04 (연간 4% 증가)를 사용합니다.
- efficiencyDepreciationFactor: 태양광 패널의 효율성이 매년 감소하는 정도입니다. Solar API는 미국 위치에 대해 0.995 (0.5% 연간 감소)를 사용합니다.
- 인센티브: 거주 지역의 정부 기관에서 제공하는 태양광 패널 설치에 대한 금전적 인센티브를 포함합니다.
- installationCostModel(): 지정된
installationSize에 대해 현지 통화로 태양광 설치 비용을 추정하는 메서드입니다. 비용 모델은 일반적으로 특정installationSize의 현지 인건비 및 자재 비용을 고려합니다. - installationLifeSpan: 태양광 설치의 예상 수명입니다. Solar API는 20년을 사용합니다. 해당 지역의 필요에 따라 이 값을 조정하세요.
- kWhConsumptionModel(): 월별 청구서를 기준으로 가정에서 소비하는 에너지 양을 결정하는 모델입니다. 가장 간단한 형식은 청구서를 해당 가정의 평균 kWh당 평균 비용으로 나눕니다.
- monthlyBill: 특정 가구의 월 평균 전기 요금입니다.
- monthlyKWhEnergyConsumption: 특정 위치에서 가정에서 한 달 동안 소비하는 평균 전력량의 추정치이며 KWh 단위로 측정됩니다.
이러한 값과 API 응답에서 제공된 정보를 사용하여 Solar API가 적용되지 않는 위치에 가장 적합한 installationSize를 추천하는 데 필요한 계산을 실행할 수 있습니다.
사용 방법
나머지 계산의 핵심은 월 평균 전기 요금입니다.
Solar API는 처음에 미리 선택된 월별 결제 금액을 기준으로 계산합니다. 필요한 경우 자신의 평균 월 청구액을 더 정확하게 반영하는 다른 금액을 선택할 수 있습니다.
Solar API는 특정 위치의 월별 청구서 금액과 현재 전력 비용을 알고 있으므로 한 가정에서 매달 소비하는 전력의 킬로와트시(kWh)를 추정할 수 있습니다. Solar API는 현재 미국 전역의 전기 요금과 월 청구서의 kWh를 계산하기 위해 Clean Power Research에서 관리하는 데이터베이스를 참조합니다.
Solar API는 가정에서 소비하는 kWh 수, 집 지붕의 사용 가능한 면적, 집 위치의 태양광 잠재력을 사용하여 하나 이상의 가능한 태양광 설치 크기를 평가하고 가장 절감할 수 있는 크기를 추천합니다.
태양 전지판 설치 크기는 kW 등급으로 측정됩니다. kW 등급은 구성의 태양 전지판 수 및 각 패널의 전력 등급(와트 단위로 측정됨)에 따라 다릅니다.
설비의 kW 정격은 kWh 단위로 측정되며 가변적인 설치의 에너지 출력과는 다릅니다. 설치의 kWh 출력은 다음과 같은 요인에 따라 달라집니다.
- 현재 시간
- 날씨
- 태양을 향한 패널의 방향
- 주변 물체로 인해 패널에 비춰지는 그림자
- 지역 태양광 발전량
- 설치 기간
Solar API는 태양광 설치의 연간 에너지 생산 추정치에 지역별 태양광 발전량 및 설치 기간과 같은 요소를 포함합니다.
Solar API는 지붕의 사용 가능한 면적을 확인하고 지붕이 지원할 수 있는 태양광 설치 규모를 예측하기 위해 항공 이미지와 고급 3D 모델링을 사용합니다.
값 및 계산에 대한 자세한 설명
다음 섹션에서는 Solar API가 미국에서 특정 구조물의 태양광 설치 비용, 절감액, 크기를 계산하는 방법을 설명합니다.
계산 설명에서는 항을 사용하여 계산 값을 나타냅니다. 용어에 대한 설명은 계산에 사용된 용어의 정의를 참조하세요.
연간 가정 에너지 소비량
앞서 언급했듯이 Solar API는 월별 청구 금액과 가정의 전력 비용을 기준으로 월별 전력 소비량을 결정합니다. 한 가구의 월간 전력 소비량을 파악한 후 다음 공식을 사용하여 연간 에너지 소비량을 KWh 단위로 계산합니다.
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
가정의 에너지 소비량은 태양광 설치 기간 동안 전년 대비 동일하다고 가정합니다. Solar API는 태양광 설치의 수명을 20년으로 가정합니다.
연간 태양 에너지 생산량
Solar API는 햇빛의 강도, 햇빛의 각도, 지역에서 연간 얻는 사용 가능한 일광 시간과 같은 요소를 고려하여 태양광 설비의 연간 에너지 생산량을 추정합니다.
태양광 설치는 직류 (DC) 전기를 생산하며, 이를 가정에서 사용하기 전에 인버터를 통해 교류 전원 (AC) 전기로 변환해야 합니다. 변환 과정에서 일부 전기가 손실되며 인버터의 효율에 따라 손실되는 양이 결정됩니다.
변환 프로세스의 효율성을 DC-AC 경감이라고 합니다. 손실을 감안하기 위해 Solar API는 태양광 설치의 연간 출력에 DC-AC 경감량 0.85를 곱합니다. 그 결과는 다음 공식과 같이 연간 AC 전기 생산입니다.
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
설비에서 생산되는 에너지 양은 설치 기간 동안 매년 약 0.5%씩 감소합니다. 이를 감안하여 첫해가 지나면 Solar API는 설치의 연간 AC 출력에 99.5% 또는 0.995를 설치의 예상 수명인 20년 동안 매년 0.995를 곱합니다. 다음 표에 이를 참조하세요.
| 연도 | 연간 태양 에너지 생산량 (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
태양 전지판 효율은 일정한 속도로 감소하기 때문에 기본적으로 a = initialAcKwhPerYear, r = efficiencyDepreciationFactor인 기하급수입니다. 기하학적 합계를 사용하여 LifetimeProductionAcKwh를 계산할 수 있습니다.
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))## 태양광 발전을 통한 전기 비용 설치 크기가 옥상 크기나 기타 요인에 의해 제한되는 경우 태양광 설치로 발생하는 전력량이 가정에서 소비하는 것보다 적을 수 있습니다. 이 경우 가정은 다음 공식과 같이 매년 일정량의 전기 요금을 지불해야 할 수 있습니다.
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
이 비용을 감안하기 위해 Solar API는 예상 전력량에 청구 비용 모델을 적용합니다(kWh 단위). 태양광 설비의 수명 기간 동안 가정에 필요한 전력량입니다. 다음 수식은 이 계산을 보여줍니다.
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
연간 전기 비용 증가를 반영하기 위해 미국 위치에 대해 costIncreaseFactor를 2.2% 또는 0.22로 연간 0.22로 적용합니다.
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
인플레이션으로 인해 향후 비용 추정치에 통화 가치 가치를 할인해야 합니다. 이를 고려하여 Google은 미국 위치 모델에 4% 할인율을 적용합니다.
discountRate = 1 + 4% = 1.04
다음 표는 태양광 설치 기간 동안 연간 공공요금이 어떻게 계산되는지 보여줍니다. remainingLifetimeUtilityBill은 태양광 설치 기간 중 각 20년 동안의 공공요금 합계입니다.
| 연도 | 현재 현지 통화 금액 (USD)을 기준으로 한 연간 공공요금 청구서 (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 |
| 총계 | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
태양광을 사용하지 않는 전기 요금
태양광을 설치할 경우 가정에서 절감할 수 있는 금액을 계산하려면 태양광을 설치하지 않을 경우의 비용도 계산해야 합니다.
태양광 전기 비용을 계산할 때처럼 계산에 costIncreaseFactor를 1.022로, discountRate 1.04를 적용하여 전기 및 인플레이션의 증가를 고려해야 합니다.
다음 표는 태양광 설치 기간 동안 매년 태양광을 사용하지 않는 공공요금 청구서를 계산하는 방법을 보여줍니다. costOfElectricityWithoutSolar는 20년 동안 태양광 전기 비용에 사용한 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 |
| 총계 | 모든 연간 청구서 합계(costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill로 표현 가능) |
태양광 설치 비용
Solar API에는 제공되는 추정치에 권장 태양광 구성을 설치하는 비용이 포함됩니다. 설치 비용을 추정하기 위해 Solar API는 현지화된 설치 비용 모델과 설치 크기를 사용합니다.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
인센티브
정부 기관에서 태양광 설치에 대해 인센티브를 제공할 수 있습니다. 인센티브는 세금 크레딧 형태로 제공되는 경우가 많습니다. Solar API는 가구의 위치에 따라 총비용 추정치에서 현재 가구에 제공되는 인센티브를 뺍니다.
태양광 설치에 드는 총 비용
Solar API는 다음 공식을 사용하여 태양광 구성의 총 20년 비용을 계산합니다.
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
총 절감액
Solar API는 다음 공식을 사용하여 가정에 따른 절감액을 계산합니다.
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Solar API는 가능한 각 설치 크기에 대해 위의 계산을 실행한 다음, 가정에서 비용을 최대한 절감할 수 있는 설치 크기를 추천합니다. 예상 절감액은 권장사항과 함께 반환됩니다.