Güneş enerjisi maliyetlerini ve tasarruflarını hesaplama (yalnızca ABD)

Bu belgede, Solar API'nin güneş paneli kurulumlarını önermek ve ABD adresleri için maliyetleri ve maliyet tasarruflarını tahmin etmek amacıyla kullandığı çeşitli değerleri nasıl hesapladığı açıklanmaktadır.

ABD'nin kapsanan bir bölgesindeki bir konutun adresini girerseniz Solar API size şu tahminleri gösterir:

• Evin yıllık güneş ışığı miktarı
• Çatının güneş enerjisi tesisatı için ne kadar alanı olduğu
• Evin, güneş enerjisi sisteminin 20 yıllık kullanım ömrü boyunca ABD doları cinsinden ne kadar tasarruf edebileceği
• Bölgenizdeki evlerin aylık ortalama elektrik faturası. Bu değeri evinize göre ayarlayabilirsiniz.
• Evdeki güneş enerjisi sistemi için kilovat (kW) cinsinden önerilen boyut

Solar API, verileri olan tüm yapılar için tahminler sunsa da sağladığı tahminler en iyi şekilde konutlar veya küçük ticari yapılar için uygundur. Solar API, bir hanenin bir yılda tüketebileceğinden daha fazla enerji üretmeden tasarrufu en üst düzeye çıkaracak güneş enerjisi sistemi kurulum boyutları önerir. Solar API, fazla enerji üretimiyle ilgili değerleri hesaplamaz.

Önerilen kurulum boyutları, çeşitli nedenlerden dolayı yıllık enerji tüketimiyle sınırlıdır. Ancak bunun temel nedeni, ABD'deki hanelerin şu anda fazla enerji üretiminden çok az veya hiç maddi fayda sağlamamasıdır. Net ölçümün uygulandığı ABD'deki konumlarda, fazla enerji üretiminden kazanılan kredilerin geçerliliği genellikle zaman içinde sona erer.

ABD konumları için finansal analizde gerekli değerler

API yanıtındaki her SolarPanelConfig örneği için, bu örneğin finansal analizini gerçekleştirmek üzere iki değere ihtiyacınız vardır:

• panelsCount: Bir kurulumdaki güneş paneli sayısı. Bu değeri installationSize hesaplamanızda kullanırsınız.
• yearlyEnergyDcKwh: Belirli bir panelsCount değeri için bir düzenin bir yıl boyunca yakaladığı güneş enerjisi miktarı (DC kWh cinsinden). Bu değeri, her bir installationSize'nin yıllık güneş enerjisi AC üretimini (initialAcKwhPerYear) hesaplarken kullanırsınız.

Ayrıca, hesaplamalarda kullanacağınız aşağıdaki değişkenler için konuma özel değerler toplamanız gerekir:

• billCostModel(): Belirli bir kWh miktarı kullanmak için bir hane halkının ödediği maliyeti yerel para biriminde belirleme modeliniz. Bir enerji dağıtım şirketinin elektrik için aldığı ücret, talep, günün saati ve hanenin tükettiği elektrik miktarı gibi faktörlere bağlı olarak günden güne veya saatten saate değişebilir. Ortalama bir maliyet tahmin etmeniz gerekebilir.
• costIncreaseFactor: Solar API, ABD konumları için 1,022 (yıllık %2,2 artış) değerini kullanır.
• dcToAcDerate: İnverterin, güneş panelleri tarafından üretilen DC elektriği bir hanede kullanılan AC elektriğe dönüştürme verimliliği. Solar API, ABD konumları için %85 kullanır.
• discountRate: Solar API, ABD konumları için 1,04 (yıllık %4 artış) değerini kullanır.
• efficiencyDepreciationFactor: Güneş panellerinin verimliliğinin her yıl ne kadar azaldığı. Solar API, ABD konumları için 0,995 (yıllık %0,5 azalma) değerini kullanır.
• Teşvikler: Bölgenizdeki devlet kuruluşları tarafından verilen, güneş paneli kurulumuyla ilgili tüm parasal teşvikleri ekleyin.
• installationCostModel(): Belirli bir installationSize için yerel para biriminde güneş paneli kurulumunun maliyetini tahmin etme yönteminiz. Maliyet modeli genellikle belirli bir installationSize için yerel işçilik ve malzeme maliyetlerini hesaba katar.
• installationLifeSpan: Güneş enerjisi tesisatının beklenen kullanım ömrü. Solar API 20 yılı kullanır. Bu değeri bölgenize göre gerektiği gibi ayarlayın.
• kWhConsumptionModel(): Bir hanenin aylık faturaya göre ne kadar enerji tükettiğini belirlemeye yönelik modeliniz. En basit haliyle, faturayı hanenin bulunduğu konumdaki kWh başına ortalama maliyete bölmeniz gerekir.
• monthlyBill: Bir konuya ait hanenin aylık ortalama elektrik faturası.
• monthlyKWhEnergyConsumption: Belirli bir konumdaki hanenin bir ayda tükettiği ortalama elektrik miktarının tahmini değeri (kWh cinsinden ölçülür).

Bu değerler ve API yanıtı tarafından sağlanan bilgilerle, Solar API'nin kapsamadığı konumlar için en iyi installationSize'yı önermek üzere gereken hesaplamaları yapabilirsiniz.

İşleyiş şekli

Aylık ortalama elektrik faturası, diğer hesaplamaların temelini oluşturur.

Solar API, hesaplamalarını başlangıçta önceden seçilmiş bir aylık fatura tutarına göre yapar. Gerekirse kendi ortalama aylık faturanızı daha doğru yansıtan farklı bir tutar seçebilirsiniz.

Aylık fatura tutarını ve belirli bir konumdaki mevcut elektrik maliyetini bilen Solar API, bir hanenin her ay tükettiği elektrik miktarını kilovat saat (kWh) cinsinden tahmin edebilir. ABD'deki mevcut elektrik maliyeti ve aylık faturadaki kWh'leri belirlemek için Solar API, Clean Power Research tarafından tutulan veritabanlarına başvurur.

Solar API, bir hanenin tükettiği kWh sayısı, bir evin çatısının kullanılabilir alanı ve evin bulunduğu konumun güneş enerjisi potansiyelini kullanarak olası bir veya daha fazla güneş enerjisi kurulum boyutunu değerlendirir ve en fazla tasarruf sağlayan boyutu önerir.

Güneş paneli tesisatının boyutu, kW değeriyle ölçülür. kW değeri, yapılandırmadaki güneş paneli sayısına ve her bir panelin watt cinsinden ölçülen güç değerine bağlıdır.

Bir kurulumun kW derecesi, kurulumun enerji çıkışıyla aynı değildir. Enerji çıkışı kWh cinsinden ölçülür ve değişkendir. Bir kurulumun kWh çıkışı aşağıdaki gibi faktörlere bağlıdır:

• Günün saati
• Hava durumu
• Panelin güneşe göre yönü
• Yakındaki nesnelerin paneller üzerinde oluşturduğu gölgeler
• Bölgesel güneş enerjisi potansiyeli
• Yüklemenin yaşı

Solar API, bir güneş enerjisi tesisatının yıllık enerji üretimini tahmin ederken bölgesel güneş enerjisi potansiyeli ve tesisatın yaşı gibi faktörleri dikkate alır.

Solar API, bir çatının kullanılabilir alanını belirlemek ve destekleyebileceği güneş enerjisi kurulumu boyutunu tahmin etmek için havadan çekilen görüntülerden ve gelişmiş 3D modellemeden yararlanır.

Değerlerin ve hesaplamaların ayrıntılı açıklaması

Aşağıdaki bölümlerde, Solar API'nin ABD'deki belirli bir yapı için güneş enerjisi kurulumlarının maliyetlerini, tasarruflarını ve boyutlarını nasıl hesapladığı açıklanmaktadır.

Hesaplamaların açıklamalarında, hesaplamalardaki değerleri temsil etmek için terimler kullanılır. Terimlerin açıklaması için Hesaplamalarımızda kullanılan terimlerin tanımı bölümüne bakın.

Yıllık hane halkı enerji tüketimi

Daha önce de belirtildiği gibi Solar API, bir hanenin bulunduğu yerdeki aylık fatura tutarına ve elektrik maliyetine göre aylık elektrik tüketimini belirler. Bir hanenin aylık elektrik tüketimini belirledikten sonra, aşağıdaki formülü kullanarak yıllık enerji tüketimini kWh cinsinden hesaplarız:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

Bir hanenin enerji tüketiminin, güneş enerjisi kurulumunun kullanım ömrü boyunca yıldan yıla aynı kaldığı varsayılır. Solar API, güneş enerjisi sisteminin ömrünün 20 yıl olduğunu varsayar.

Yıllık güneş enerjisi üretimi

Solar API, güneş ışığının yoğunluğu, güneş ışığının açısı ve bir bölgenin yıllık olarak aldığı kullanılabilir güneş ışığı saatlerinin sayısı gibi faktörleri göz önünde bulundurarak bir güneş enerjisi tesisatının yıllık enerji üretimini tahmin eder.

Güneş enerjisi tesisatları doğru akım (DC) elektrik üretir. Bu elektriği evinizde kullanabilmek için önce bir inverter ile alternatif akım (AC) elektriğe dönüştürmeniz gerekir. Dönüştürme işlemi sırasında bir miktar elektrik kaybolur ve ne kadar elektrik kaybolacağı invertörün verimliliğine bağlıdır.

Dönüşüm sürecinin verimliliği DC'den AC'ye dönüştürme oranı olarak adlandırılır. Kaybı hesaba katmak için Solar API, güneş enerjisi tesisatının yıllık çıkışını 0,85'lik bir DC-AC azaltma oranıyla çarpar. Sonuç, aşağıdaki formülde gösterildiği gibi yıllık AC elektrik üretimidir:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

Bir tesisin ürettiği enerji miktarı, tesisin kullanım süresi boyunca her yıl yaklaşık %0,5 oranında azalır. Bunu hesaba katmak için Solar API, ilk yıldan sonraki her yıl, kurulumun tahmini 20 yıllık ömrü boyunca kurulumun yıllık AC çıkışını %99,5 veya 0, 995 ile çarpar. Bu durum aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Güneş paneli verimliliği sabit bir oranda azaldığı için bu, esasen a = initialAcKwhPerYear ve r = efficiencyDepreciationFactor olan bir geometrik dizidir. LifetimeProductionAcKwh hesaplamak için geometrik toplam kullanabiliriz:

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

Güneş enerjisiyle elektrik maliyeti

Kurulumun boyutu çatı boyutu veya diğer faktörlerle sınırlıysa güneş enerjisi kurulumu, bir hanenin tükettiğinden daha az elektrik üretebilir. Bu durumlarda, hanenin her yıl belirli bir miktar elektrik için hizmet sağlayıcıya ödeme yapması gerekir. Bu durum aşağıdaki formülde gösterilmiştir:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

Solar API, bu maliyeti hesaba katmak için hanenin güneş enerjisi tesisatının kullanım ömrü boyunca bir kamu hizmeti şirketinden alması gereken tahmini elektrik miktarına (kWh) fatura maliyeti modeli uygular. Aşağıdaki formülde bu hesaplama gösterilmektedir:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

Elektrik maliyetindeki yıllık artışı hesaba katmak için ABD konumlarında yıllık %2,2 veya 0,22 costIncreaseFactor uyguluyoruz:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

Enflasyon nedeniyle, gelecekteki maliyet tahminlerimizde para biriminin değerini düşürmemiz gerekiyor. Bunu hesaba katmak için ABD konumlarına yönelik modelimize %4 indirim oranı uyguluyoruz:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

Aşağıdaki tabloda, bir güneş enerjisi tesisatının kullanım ömrü boyunca her yılki elektrik faturasının nasıl hesaplandığı gösterilmektedir. remainingLifetimeUtilityBill, güneş enerjisi tesisatının 20 yıllık kullanım ömrü boyunca her yılki faturaların toplamıdır.

Güneş enerjisi olmadan elektrik maliyeti

Bir hanenin güneş enerjisi kurulumu yapması durumunda ne kadar tasarruf edebileceğini hesaplamak için, kurulum yapmaması durumunda ne kadar ödeme yapabileceğini de hesaplamamız gerekir.

Güneş enerjisiyle elektrik maliyetini hesaplarken yaptığımız gibi, 1,022 costIncreaseFactor ve 1,04 discountRate değerlerini kullanarak elektrik maliyetindeki artışı ve enflasyonu tekrar hesaba katmamız gerekiyor.

Aşağıdaki tabloda, güneş enerjisi tesisatının kullanım ömrü boyunca güneş enerjisi olmadan her yılki elektrik faturasının nasıl hesaplandığı gösterilmektedir. costOfElectricityWithoutSolar, güneş enerjisiyle elektrik maliyeti için kullandığımız aynı 20 yıllık dönemdeki elektrik faturalarının toplamıdır.

Güneş enerjisi sistemi kurmanın maliyeti

Solar API, sağladığı tahminlere önerilen güneş enerjisi yapılandırmasının kurulum maliyetini de dahil eder. Solar API, kurulum maliyetini tahmin etmek için yerelleştirilmiş bir kurulum maliyeti modeli ve kurulumun boyutunu kullanır.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

Teşvikler

Devlet kuruluşları, güneş enerjisi kurulumu için teşvikler sunabilir. Teşvikler genellikle vergi kredileri şeklindedir. Solar API, bir hanenin konumuna göre, toplam maliyet tahmininden hane için şu anda geçerli olan teşvikleri çıkarır.

Güneş enerjisi kurulumuyla birlikte toplam maliyet

Solar API, aşağıdaki formülü kullanarak bir güneş enerjisi yapılandırmasının 20 yıllık toplam maliyetini hesaplar:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

Toplam tasarruf

Solar API, aşağıdaki formülü kullanarak hanenin tasarruf miktarını hesaplar:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

Solar API, olası her kurulum boyutu için yukarıdaki hesaplamaları yapar ve ardından hane halkı için maksimum tasarruf sağlayan kurulum boyutunu önerir. Tahmini tasarruf miktarı, öneriyle birlikte döndürülür.