חישוב העלויות והחיסכון של אנרגיה סולארית במיקומים מחוץ לארה"ב

בקטע הזה מוסבר איך לבצע את החישובים שמאפשרים לקבוע את התצורה הטובה ביותר של אנרגיה סולארית למשקי בית שנמצאים מחוץ לארה"ב. כדי לחשב את ההמלצות, צריך לבנות מודל של עלויות ההתקנה של לוחות סולאריים ואת החיסכון שהם מניבים באמצעות נתונים מתגובה מ-API סולרי.

במיקומים בארה"ב, ה-Soar API מחזיר מופע של האובייקט FinancialAnalysis לכל גודל חשבון חשמל במיקום הקלט. במקרים האלה אפשר להשתמש במידע כדי לקבוע את חשבון החיוב, את צריכת האנרגיה, ובסופו של דבר, את החיסכון שמשויך לכל גודל של התקנה סולארית.

במיקומים מחוץ לארה"ב, תגובת ה-API לא כוללת את המכונות של FinancialAnalysis, כך שאתם צריכים לחשב בעצמכם את העלות ואת החיסכון של כל הגדרה סולארית לפני שתוכלו להמליץ על ההגדרה הטובה ביותר. כדי לבצע את החישובים צריך לאסוף נתונים ספציפיים למיקום ולפעול לפי ההנחיות במסמך הזה.

אפשר ליצור מודל של החישובים על סמך החישובים שמשמשים את Solar API למיקומים בארה"ב. הסבר על החישובים האלה זמין במאמר חישוב החיסכון בעלויות (US).

הגדרות לוחות סולאריים

במיקומים מחוץ לארה"ב, המידע על כל הגדרה של לוח סולארי שנדרש לניתוח פיננסי מופיע בשדה SolarPanelConfig. מספר המכונות של SolarPanelConfig שמוחזרים תלוי בגודל הגג של מיקום הקלט. לצורך החישובים, צריך את הערכים משני השדות הבאים:

• panelsCount: מספר הלוחות שהיו בשימוש בהגדרה הזו.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית, בקוט"ש חשמל של DC, שהתצורה הזו מפיקה במהלך שנה, בהינתן גודל הלוחות שמוגדר בשדות הבאים באובייקט SolarPotential:
  • panelHeightMeters: גובה הלוח במטרים.
  • panelWidthMeters: רוחב הלוח במטרים.
  • panelCapacityWatts: דירוג הספק של הפאנל בוואטים.

בדוגמה הבאה מוצג מופע אחד של האובייקט SolarPanelConfig בשדה solarPanelConfigs בתגובה לבקשה:

  "solarPanelConfigs": [
      {
        "panelsCount": 4,
        "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
        "roofSegmentSummaries": [
          {
            "pitchDegrees": 16.253168,
            "azimuthDegrees": 169.41516,
            "panelsCount": 4,
            "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
          }
        ]
      }
  ]

בהתקנות סולאריות, הערך installationSize מתייחס לפלט בקילוואט ולא למספר השטח או למספר הלוחות, והוא מוגדר כך:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

התאמה של אומדני הפקת האנרגיה לפי דירוגים שונים של פאנל

כדי לחשב את הערך של yearlyEnergyDcKwh, Solar API משתמש בדירוג העוצמה בשדה panelCapacityWatts, שעומד כרגע על 250 ואט.

אם צריך להשתמש בדירוג שונה של צריכת הסוללה בחישובים שלכם, והמידות של הלוחות דומות בערך לערכים בשדות panelHeightMeters ו-panelWidthMeters, תוכלו להתאים את החישובים על ידי הכפלת הערך שהוחזר על ידי ה-API בשדה yearlyEnergyDcKwh ביחס בין דירוג העוצמה לערך ב-panelCapacityWatts.

לדוגמה, אם דירוג ההספק של הלוחות הוא 400W ו-panelCapacityWatts הוא 250W, מכפילים את הערך של yearlyEnergyDcKwh, שאותו חישב ה-API באמצעות panelCapacityWatts, בפקטור של 400/250, או 1.6. אם דירוג העוצמה של הפאנל הוא 200W, מכפילים את yearlyEnergyDcKwh ב-200/250, או 0.8.

ייצור אנרגיה עודפת

החישוב של Solar API לא כולל אנרגיה עודפת כתוצאה מהתקנה סולארית. למעשה, אם Solar API מחזיר כמה מכונות SolarPanelConfig אפשריות למשק בית נתון, Solar API לא לוקח בחשבון תוצאות או הגדרות שמפיקות יותר חשמל בהשוואה לצריכה הממוצעת המשוערת של בתי עסק בארה"ב ב-FinancialAnalysis.

עם זאת, יכול להיות שיש סיבות לכך לכלול בהמלצות גם התקנות שמייצרות חשמל עודף. לדוגמה, יכול להיות שתרצו לקזז את הירידה ההדרגתית ביעילות הפאנל (efficiencyDepreciationFactor) על ידי מתן אפשרות לייצר עודף בחלק הראשון של חיי ההתקנה. למידע נוסף, ראו הערכים הנדרשים לניתוח פיננסי.

לא משנה מה הסיבה לכך, אם תוסיפו לחישובים מערכות סולאריות שמפיקות חשמל עודף, חשוב לזכור שהחישובים שמתוארים כאן לא כוללים את התרחיש הזה.

הערכים הנדרשים לניתוח פיננסי עבור מיקומים מחוץ לארה"ב

בכל מכונה של SolarPanelConfig בתגובת ה-API, צריכים שני ערכים כדי לבצע את הניתוח הפיננסי במקרה הזה:

• panelsCount: מספר הלוחות הסולאריים בהתקנה. אתם משתמשים בערך הזה בחישוב של installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית המופקת בפריסה לאורך שנה, בקוט"ש של חשמל ישיר על ידי DC, בהינתן ערך ספציפי של panelsCount. אתם משתמשים בערך הזה בחישוב של אנרגיה סולארית שמנצלת כחשמל AC בבית (initialAcKwhPerYear) של כל installationSize, תוך התייחסות לכל אובדן אנרגיה במהלך ההמרה מ-DC ל-AC.

בנוסף, צריך לאסוף ערכים ספציפיים למיקום למשתנים הבאים שבהם תשתמשו בחישובים:

• billCostModel(): המודל לקביעת העלות, במטבע מקומי, שמשולם על ידי משק בית על שימוש במספר נתון של קילוואט. גובה החיובים על חשמל עשוי להשתנות מיום ליום או משעה לשעה, בהתאם לדברים כמו ביקוש, השעה ביום וכמות החשמל שצורכת הבית. יכול להיות שתצטרכו להעריך עלות ממוצעת.
• costIncreaseFactor: הגורם שבו עלות החשמל עולה מדי שנה. ב-Soar API נעשה שימוש ב- 1.022 (עלייה שנתית של 2.2%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• dcToAcDerate: היעילות שבה מהפך מתח ממיר את החשמל ישירות (DC) שמופק על ידי לוחות סולאריים לחשמל שמשמש את בני הבית. ב-Soar API נעשה שימוש ב- 85% למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• discountRate: ה-Solear API משתמש ב-1.04 (עלייה שנתית של 4%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• efficiencyDepreciationFactor: באיזו מידה היעילות של הלוחות הסולאריים יורדת מדי שנה. ב-Soar API נעשה שימוש ב-0.995 (ירידה שנתית של 0.5%) במיקומים בארה"ב. משנים את הערך לפי הצורך באזור שלכם.
• תמריצים: צריך לכלול תמריצים כספיים להתקנת לוחות סולאריים שניתנו על ידי ישויות ממשלתיות באזור שלכם.
• installationCostModel(): השיטה להערכת העלות של התקנת אנרגיה סולארית במטבע מקומי עבור installationSize נתון. מודל העלויות בדרך כלל מביא בחשבון את כוח העבודה המקומי ואת העלויות של משאבים בשירות installationSize נתון.
• installationLifeSpan: משך החיים הצפוי של התקנת השמש. ב-Solar API נעשה שימוש במשך 20 שנה. משנים את הערך לפי הצורך באזור שלכם.
• kWhConsumptionModel(): המודל שקובע את כמות האנרגיה שבעל בית צורך על סמך חשבון חודשי. בצורה הפשוטה ביותר, אפשר לחלק את החשבון בעלות הממוצעת של קוט"ש במיקום של הבית.
• monthlyBill: חשבון החשמל החודשי הממוצע של משק בית נושא.
• monthlyKWhEnergyConsumption: הערכה של כמות החשמל הממוצעת שצריכת החשמל הביתית במיקום נתון צורכת בחודש, שנמדדת בקילוואט לשעה.

באמצעות הערכים האלה והמידע שמתקבל מתגובת ה-API, אפשר לבצע את החישובים הדרושים כדי להמליץ על ה-installationSize הטוב ביותר במיקומים שלא נכללים ב-Solar API.

שלבי החישוב

השלבים הבאים מבוססים על המתודולוגיה של Solar API. ייתכן שתצטרכו לשנות את המתודולוגיה בהתאם למידע שזמין למיקום שלכם.

1. חישוב צריכת האנרגיה השנתית של הבית במיקום הקלט:

   1. אפשר להעריך או לבקש את החשבון החודשי של משק הבית.
   2. מחשבים את הערך monthlyKWhEnergyConsumption לפי החיוב החודשי. (אם אתם מכירים את monthlyKWhEnergyConsumption, תוכלו לדלג על השלב הזה). לדוגמה:

   monthlyKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption(monthlyKWhEnergyConsumption)

   1. כדי לחשב את annualKWhEnergyConsumption, מכפילים ב-12 את הערך MonthlyKWhEnergyConsumption:

   annualKWhEnergyConsumption = MonthlyKWhEnergyConsumption x 12

2. לקבל את תגובת ה-API לבית היעד:

   https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
   

   התגובה כוללת אור שמש שאפשר להשתמש בו, שטח גג שאפשר להשתמש בו והגדרה אפשרית אחת של לוח סולארי.

3. כדי לחשב את ערך הייצור השנתי של אנרגיה סולארית של כל installationSize שה-API מציע, מכפילים את הערך yearlyEnergyDcKwh שסופק על ידי ה-API בכל מכונה SolarPanelConfig ב-dcToAcDerate המקומי:

   initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

4. אפשר גם להסיר מהמכונה SolarPanelConfig כל מכונה של SolarPanelConfig שמייצרת יותר חשמל ממה שצרכת הבית בשנה.(initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

5. מחושבים את משך החיים של הפקת אנרגיה סולארית (LifetimeProductionAcKwh) של כל installationSize שהוחזר:

   1. לכל שנה של משך החיים של ההתקנה הסולארית, מחושבים את כמות החשמל שההתקנה תייצר מדי שנה, תוך שימוש אקספוננציאלי ב-efficiencyDepreciationFactor על כל שנה שאחריה.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים לכל השנים.

   הטבלה הבאה מציגה דוגמה לחישוב של הפקת האנרגיה בכל משך החיים, בהנחה שערך installationLifeSpan הוא 20 שנים. כל שורה מייצגת שנה של ייצור. אחרי השנה הראשונה, הירידה ביעילות מוחלת באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא הפקת האנרגיה במשך כל החיים של המנגנון הסולארי.

   שנה	הפקת אנרגיה סולארית שנתית (קוט"ש)
   1	initialAcKwhPerYear
   2	+ initialAcKwhPerYear x רמת היעילות של מדד היעילות
   :	:
   20	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor^19
   סה"כ	LifetimeProductionAcKwh

מכיוון שהיעילות של הלוחות הסולאריים פוחתת בקצב קבוע, זו בעצם סדרה גאומטרית שבה a = firstAcKwhPerYear ו-r =efficiencyDepreciationFactor. אפשר להשתמש בסכום גיאומטרי כדי לחשב את LifetimeProductionAcKwh:

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

קוד Python הבא מחשב את הסכום הגאומטרי שלמעלה:

def LifetimeProductionAcKwh(
    dcToAcDerate,
    yearlyEnergyDcKwh,
    efficiencyDepreciationFactor,
    installationLifeSpan):
  return (
    dcToAcDerate *
    yearlyEnergyDcKwh *
    (1 - pow(
      efficiencyDepreciationFactor,
      installationLifeSpan)) /
    (1 - efficiencyDepreciationFactor))

1. לכל ערך של installationSize שמוחזר, מחשבים את עלות צריכת האנרגיה בכל משך החיים אם מותקן installationSize:

   1. לגבי כל שנה של משך החיים של התקנת אנרגיה סולארית, צריך לחשב את עלות החשמל שהמשתמש הבית יצטרך לרכוש מדי שנה כדי לכסות את צריכת האנרגיה שלא מנוצלת על ידי אנרגיה סולארית. משתמשים בערכים של annualKWhEnergyConsumption ו-initialAcKwhPerYear שחישובם בעבר. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, מחילים את הערכים efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor ו-discountRate.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים לכל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לאופן החישוב של עלות החשמל לכל משך החיים. כל שורה מייצגת את עלות החשמל למשך שנה במהלך חיי ההתקנה הסולארית. אחרי השנה הראשונה, עלות החשמל המוגדלת וגם שיעור ההנחה יחולו באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות מייצג את עלות החשמל למשך החיים של התקנת המערכת הסולארית.

   שנה	חשבון שנתי על תשתיות בערך המטבע המקומי הנוכחי (USD) (annualUtilityBillEstimate)
   1	annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear)
   2	annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualUtilityBillEstimateYear20 = annualUtilityBillEstimateYear20 (annualUtilityBillEstimateYear20 - annualUtilityBillEstimateYear20 x annualUtilityBillEstimateYear20) x annualUtilityBillEstimateYear20 / annualUtilityBillEstimateYear20
   סה"כ	remainingLifetimeUtilityBill

קוד Python הבא מחזיר מערך של annualUtilityBillEstimate לכל שנה של ה-installationLifeSpan:

def annualUtilityBillEstimate(
    yearlyKWhEnergyConsumption,
    initialAcKwhPerYear,
    efficiencyDepreciationFactor,
    year,
    costIncreaseFactor,
    discountRate):
  return (
    billCostModel(
      yearlyKWhEnergyConsumption -
      annualProduction(
        initialAcKwhPerYear,
        efficiencyDepreciationFactor,
        year)) *
    pow(costIncreaseFactor, year) /
    pow(discountRate, year))

def lifetimeUtilityBill(
    yearlyKWhEnergyConsumption,
    initialAcKwhPerYear,
    efficiencyDepreciationFactor,
    installationLifeSpan,
    costIncreaseFactor,
    discountRate):
  bill = [0] * installationLifeSpan
  for year in range(installationLifeSpan):
    bill[year] = annualUtilityBillEstimate(
      yearlyKWhEnergyConsumption,
      initialAcKwhPerYear,
      efficiencyDepreciationFactor,
      year,
      costIncreaseFactor,
      discountRate)
  return bill

1. חישוב עלות החשמל לכל משך החיים אם לא מותקנת מערכת סולארית:

   1. לגבי כל שנה של משך החיים של התקנת אנרגיה סולארית, צריך לחשב את עלות החשמל הביתית שתצטרכו לרכוש מדי שנה אם לא מתקינים אנרגיה סולארית. משתמשים בערך monthlyBill. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, מחילים את הערכים costIncreaseFactor ו-discountRate על חיוב חודשי.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים לכל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לאופן שבו מחשבים את עלות החשמל ללא חשמל סולארי. כל שורה מייצגת את עלות החשמל למשך שנה באותו מספר שנים כמו משך החיים של התקנה סולארית. אחרי השנה הראשונה, עלות החשמל המוגדלת וגם שיעור ההנחה יחולו באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא עלות החשמל לכל משך החיים ללא התקנה סולארית.

   שנה	חשבון שנתי על תשתיות בערך במטבע המקומי הנוכחי
   1	annualBill = MonthlyBill x 12
   2	annualBill = MonthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualBill = MonthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
   סה"כ	costOfElectricityWithoutSolar

הקוד הבא מבצע את החישוב שלמעלה:

lifetimeBill = (
    monthlyBill * 12 *
    (1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
    (1 - costIncreaseFactor / discountRate))

1. מחשבים את עלות ההתקנה לכל גודל התקנה:

   installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

2. אפשר להוסיף גם תמריצים כספיים שזמינים למיקום של הבית.

3. לכל גודל התקנה, מחשבים את העלויות הכוללות שמשויכות להתקנת אנרגיה סולארית:

   totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - תמריץ

4. לכל גודל התקנה, מחשבים את החיסכון הכולל של התקנת אנרגיה סולארית:

   חיסכון = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. כדאי לבחור את גודל ההתקנה שמניב את החיסכון הכי גדול.

מתי החישובים מתבצעים

על סמך המידע שאתם מספקים, המידע שמוחזר על ידי Solar API והחישובים שלמעלה, תוכלו להמליץ על גדלים של התקנות סולאריות שמציעים חיסכון מקסימלי בעלויות של משקי בית באזור שלכם.

בהמלצות שאתם מספקים למשתמשי הקצה, אפשר לכלול גם את המידע הבא שמוחזר על ידי ה-API באובייקט SolarPotential של השדה solarPotential:

• כמות אור השמש שבית מקבל מדי שנה, שמוחזר בשדה maxSunshineHoursPerYear של האובייקט SolarPotential.
• כמה רגל רבועה של גג יכולה לשמש להתקנות סולאריות, שמוחזרים בשדה wholeRoofStats של האובייקט SolarPotential.
• חשבון החשמל החודשי הממוצע של משק הבית.