Calcola i costi e i risparmi dell'energia solare per le località al di fuori degli Stati Uniti

Questa sezione descrive come eseguire i calcoli che consentono di determinare la migliore configurazione solare per le abitazioni in località al di fuori degli Stati Uniti. Per calcolare i suggerimenti, è necessario modellare i costi di installazione dei pannelli solari e il risparmio che offrono utilizzando i dati di una risposta dell'API Solar.

Per le località degli Stati Uniti, l'API Solar restituisce un'istanza dell'oggetto FinancialAnalysis per ogni dimensione della bolletta elettrica per la località di input. Puoi utilizzare le informazioni in questi casi per determinare la bolletta, il consumo di energia e, in ultima analisi, il risparmio associato a ogni dimensione dell'impianto solare.

Per le località al di fuori degli Stati Uniti, la risposta dell'API non include le istanze di FinancialAnalysis, quindi devi calcolare autonomamente i costi e il risparmio per ogni configurazione di impianti solari prima di poter consigliare quella migliore. Per eseguire i calcoli, devi raccogliere dati specifici della località e seguire le indicazioni in questo documento.

Puoi modellare i tuoi calcoli in base ai calcoli utilizzati dall'API Solar per le località degli Stati Uniti. Per una spiegazione di questi calcoli, vedi Calcolare il risparmio sui costi (Stati Uniti).

Configurazioni dei pannelli solari

Per le località al di fuori degli Stati Uniti, le informazioni sulla configurazione di ogni pannello solare necessarie per l'analisi finanziaria vengono fornite nel campo SolarPanelConfig. Il numero di istanze SolarPanelConfig restituite dipende dalle dimensioni del tetto della località di input. Per i calcoli, sono necessari i valori dei due campi seguenti:

L'esempio seguente mostra un'istanza dell'oggetto SolarPanelConfig nel campo solarPanelConfigs in una risposta alla richiesta:

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

Per gli impianti solari, il valore installationSize si riferisce alla produzione in kW anziché all'area o al conteggio dei pannelli ed è definito come segue:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Regolare le stime della produzione di energia per le diverse classificazioni dei panel

Per calcolare il valore yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilizza la potenza nominale nel campo panelCapacityWatts, che attualmente è 250 W.

Se nei tuoi calcoli devi utilizzare una potenza nominale diversa per i pannelli e le dimensioni dei pannelli sono quasi paragonabili ai valori nei campi panelHeightMeters e panelWidthMeters, puoi regolare i tuoi calcoli moltiplicando il valore restituito dall'API nel campo yearlyEnergyDcKwh per il rapporto tra la potenza nominale e il valore in panelCapacityWatts.

Ad esempio, se la potenza nominale dei pannelli è 400 W e panelCapacityWatts è 250 W, moltiplica il valore di yearlyEnergyDcKwh, calcolato dall'API utilizzando panelCapacityWatts, per un fattore di 400/250, ovvero 1,6. Se la potenza del pannello è 200 W, moltiplica yearlyEnergyDcKwh per 200/250 oppure 0, 8.

Produzione eccessiva di energia

Il calcolo dell'energia in eccesso che potrebbe essere prodotta da un impianto solare non rientra nell'ambito dei calcoli dell'API Solar. Infatti, se l'API Solar restituisce più possibili istanze SolarPanelConfig per un determinato nucleo familiare, l'API Solar non prende in considerazione i risultati o le configurazioni che producono più energia del presunto consumo medio delle famiglie negli Stati Uniti in FinancialAnalysis.

Tuttavia, potresti avere motivi per includere installazioni che producono elettricità in eccesso nei suggerimenti. Ad esempio, potresti voler compensare il calo graduale dell'efficienza del pannello (efficiencyDepreciationFactor) consentendo un'eccessiva produzione nella prima parte del ciclo di vita di un'installazione. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Valori obbligatori per l'analisi finanziaria.

Qualunque sia il motivo, se includi nei tuoi calcoli impianti solari che producono elettricità in eccesso, tieni presente che i calcoli qui spiegati non coprono questo scenario.

Valori obbligatori per l'analisi finanziaria per le località al di fuori degli Stati Uniti

Da ogni istanza SolarPanelConfig nella risposta dell'API, sono necessari due valori per eseguire l'analisi finanziaria per l'istanza:

  • panelsCount: il numero di pannelli solari presenti in un impianto. Questo valore viene utilizzato nel calcolo di installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: quanta energia solare acquisisce da un layout nel corso di un anno, in kWh di elettricità CC, per un determinato panelsCount. Utilizzerai questo valore nel calcolo dell'energia solare utilizzabile come elettricità CA in una famiglia (initialAcKwhPerYear) di ogni installationSize, tenendo conto di eventuali perdite di energia durante la conversione da CC a CA.

Inoltre, devi raccogliere i valori specifici per la località per le seguenti variabili che utilizzerai nei calcoli:

  • billCostModel(): Il modello per determinare il costo, in valuta locale, pagato da un nucleo familiare per l'utilizzo di un determinato numero di kWh. Quanto le spese per l'elettricità possono variare da un giorno all'altro oppure da un'ora all'altra a seconda di fattori come la domanda, l'ora del giorno e la quantità di elettricità consumata dalla casa. Potresti dover stimare un costo medio.
  • costIncreaseFactor:il fattore per cui il costo dell'elettricità aumenta ogni anno. L'API Solar utilizza 1,022 (aumento annuale del 2,2%) per le località degli Stati Uniti. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • dcToAcDerate: l'efficienza con cui un inverter converte l'elettricità CC prodotta dai pannelli solari nell'elettricità CA utilizzata in un nucleo familiare. L'API Solar utilizza 85% per le località negli Stati Uniti. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • discountRate: l'API Solar utilizza 1,04 (aumento annuale di 4%) per le località degli Stati Uniti. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • efficiencyDepreciationFactor:indica in che misura l'efficienza dei pannelli solari diminuisce ogni anno. L'API Solar utilizza 0,995 (diminuzione annuale dello 0,5%) per le località degli Stati Uniti. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • incentivi:includi eventuali incentivi monetari per l'installazione di pannelli solari forniti da enti governativi nella tua zona.
  • installationCostModel(): il tuo metodo per stimare il costo di installazione di impianti solari in valuta locale per un determinato installationSize. Il modello di costo in genere tiene conto dei costi dei materiali e della manodopera locale per un determinato installationSize.
  • installationLifeSpan: la durata prevista dell'impianto solare. L'API Solar utilizza 20 anni. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • kWhConsumptionModel(): il tuo modello per determinare la quantità di energia consumata da una famiglia in base a una fattura mensile. Nella sua forma più semplice, dividi il conto per il costo medio di un kWh della località del nucleo familiare.
  • monthlyBill:la fattura media mensile dell'elettricità per una casa soggetto.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: una stima della quantità media di elettricità consumata in un mese dal nucleo familiare in un determinato luogo, misurata in KWh.

Con questi valori e le informazioni fornite dalla risposta dell'API, puoi eseguire i calcoli necessari per suggerire il miglior installationSize per le località non coperte dall'API Solar.

Passaggi di calcolo

I seguenti passaggi si basano sulla metodologia dell'API Solar. Potresti dover modificare la metodologia in base alle informazioni disponibili per la tua località.

  1. Calcola il consumo annuale di energia della famiglia nella località di input:

    1. Richiedi una stima o richiedi la fattura mensile per il nucleo familiare.
    2. Calcola il consumo di energia monthlyKWhEnergyConsumption in base alla fattura mensile. Se conosci il valore monthlyKWhEnergyConsumption, puoi saltare questo passaggio. Ad esempio:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calcola il annualKWhEnergyConsumption moltiplicando il consumo di energia annualKWhEnergyConsumption per 12:

    annualKWhEnergyConsumption = annualKWhEnergyConsumption x 12

  2. Ottenere la risposta dell'API per il nucleo familiare di destinazione:

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

    La risposta include luce solare utilizzabile, spazio utilizzabile sul tetto e una o più possibili configurazioni di pannelli solari.

  3. Calcola la produzione annuale di energia solare CA di ogni installationSize proposto dall'API moltiplicando il valore yearlyEnergyDcKwh fornito dall'API in ogni istanza SolarPanelConfig per il dcToAcDerate locale:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. Facoltativamente, metti in considerazione qualsiasi istanza SolarPanelConfig che produce più elettricità di quella che il nucleo familiare consuma ogni anno (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Calcola la produzione totale di energia solare (LifetimeProductionAcKwh) di ogni installationSize restituita:

    1. Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola la quantità di elettricità che l'installazione produrrà ogni anno, applicando l'attributo efficiencyDepreciationFactor in modo esponenziale ogni anno dopo il primo.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

    La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare la produzione complessiva di energia ipotizzando un valore installationLifeSpan di 20 anni. Ogni riga rappresenta un anno di produzione. Dopo il primo anno, il calo dell'efficienza viene applicato in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe indica la produzione complessiva di energia dell'impianto solare.

    Anno Produzione annuale di energia solare (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    Totale LifetimeProductionAcKwh

Poiché l'efficienza del pannello solare diminuisce a una velocità costante, si tratta essenzialmente di una serie geometrica in cui a = initialAcKwhPerYear e r = efficiencyDepreciationFactor. Possiamo utilizzare una somma geometrica per calcolare: LifetimeProductionAcKwh:

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

Il seguente codice Python calcola la somma geometrica sopra riportata:

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

  1. Per ogni installationSize restituito, calcola il costo complessivo del consumo di energia se il installationSize è installato:

    1. Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare annualmente per coprire il consumo energetico non soddisfatto dall'energia solare. Utilizza i valori per annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear calcolati in precedenza. Per ogni anno dopo il primo anno, applica efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor e discountRate ai valori.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

    La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo complessivo dell'elettricità. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno durante la vita dell'impianto solare. Dopo il primo anno, sia l'aumento del costo dell'elettricità sia il tasso di sconto vengono applicati in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe è il costo complessivo dell'elettricità con l'impianto solare.

    Anno Fattura di utenza annuale in valuta locale corrente ($) (annualUtilityBillEstimate)
    1 annualUtilityBillEstimateYear1 = annualUtilityBillEstimateYear1 (annualUtilityBillEstimateYear1 - annualUtilityBillEstimateYear1)
    2 annualUtilityBillEstimateYear2 = annualUtilityBillEstimateYear2 (annualUtilityBillEstimateYear2 - annualUtilityBillEstimateYear2 x annualUtilityBillEstimateYear2) x annualUtilityBillEstimateYear2 / annualUtilityBillEstimateYear2
    : :
    20 annualUtilityBillEstimateYear20 = annualUtilityBillEstimateYear20 (annualUtilityBillEstimateYear20 - annualUtilityBillEstimateYear20 x annualUtilityBillEstimateYear20) x annualUtilityBillEstimateYear20 / annualUtilityBillEstimateYear20
    Totale remainingLifetimeUtilityBill

Il seguente codice Python restituisce un array di annualUtilityBillEstimate per ogni anno di 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. Calcola il costo complessivo dell'elettricità se un impianto solare non è installato:

    1. Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare annualmente se non è installata l'energia solare. Utilizza il valore monthlyBill. Per ogni anno dopo il primo anno, applica i valori costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

    La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo complessivo dell'elettricità senza solare. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno nello stesso numero di anni della durata di un impianto solare. Dopo il primo anno, sia l'aumento del costo dell'elettricità sia il tasso di sconto vengono applicati in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe indica il costo complessivo dell'elettricità senza installazione solare.

    Anno Bolletta annuale dell'utenza nel valore corrente della valuta locale
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Totale costOfElectricityWithoutSolar

Il seguente codice esegue il calcolo sopra indicato:

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

  1. Per ogni dimensione di installazione, calcola il costo di installazione:

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Aggiungi eventuali incentivi monetari disponibili per la località del nucleo familiare.

  3. Per ogni dimensione di installazione, calcola i costi totali associati all'installazione di impianti solari:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentivi

  4. Per ogni dimensione di installazione, calcola il risparmio totale associato all'installazione di impianti solari:

    risparmio = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Seleziona le dimensioni di installazione che garantiscono il massimo risparmio.

Al termine dei calcoli

Utilizzando le informazioni che fornisci, le informazioni restituite dall'API Solar e i calcoli precedenti, dovresti essere in grado di consigliare dimensioni di installazione solare che offrano il massimo risparmio sui costi per le famiglie della tua zona.

Nei suggerimenti che fornisci all'utente finale, puoi anche includere le seguenti informazioni restituite dall'API nell'oggetto SolarPotential del campo solarPotential:

  • La quantità di luce solare utilizzabile ricevuta ogni anno da una casa, che viene restituita nel campo maxSunshineHoursPerYear dell'oggetto SolarPotential.
  • Quanti piedi quadrati di un tetto possono essere utilizzati per un impianto solare, che viene restituito nel campo wholeRoofStats dell'oggetto SolarPotential.
  • La fattura media mensile dell'elettricità per il nucleo familiare.
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