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 di impianti solari per famiglie in località al di fuori degli Stati Uniti. Per calcolare i consigli, devi modellare i costi di installazione dei pannelli solari e di risparmio grazie all'uso dei dati di un'API Solar la risposta corretta.

Per le località degli Stati Uniti, l'API Solar restituisce un'istanza dell'oggetto FinancialAnalysis per ogni dimensione della bolletta elettrica per la località inserita. Le informazioni fornite in questi casi vengono utilizzate per determinare la bolletta, l'energia il consumo energetico e, in ultima analisi, i risparmi associati a ogni dimensioni di installazione.

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

Puoi modellare i tuoi calcoli in base ai calcoli eseguiti dall'API Solar per le località degli Stati Uniti. Per una spiegazione di questi calcoli, consulta Calcolare i risparmi 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 che necessaria per l'analisi finanziaria è fornita nel campo SolarPanelConfig. Il numero di SolarPanelConfig istanze restituite dipende dal tetto della posizione di input. Per i tuoi calcoli, hai bisogno dei valori del due campi seguenti:

L'esempio seguente mostra un'istanza dell'oggetto SolarPanelConfig in 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 potenza in kW anziché l'area o il numero di riquadri ed è definito come:

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 nel campo panelCapacityWatts, che attualmente è 250 W.

Se devi utilizzare una potenza nominale del pannello diversa nei calcoli e le dimensioni dei pannelli sono approssimativamente paragonabili ai valori nei campi panelHeightMeters e panelWidthMeters, puoi modificare i 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, per il quale l'API ha calcolato utilizzando panelCapacityWatts, di un fattore di 400/250, oppure 1,6. Se la potenza del pannello è di 200 W, moltiplica yearlyEnergyDcKwh per 200/250, ovvero 0,8.

Produzione eccessiva di energia

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

Tuttavia, potresti avere motivi per includere installazioni che producono un eccesso di elettricità nei tuoi consigli. Ad esempio, potresti compensare il declino graduale dell'efficienza del pannello (efficiencyDepreciationFactor) consentendo una produzione in eccesso nella prima parte della vita di un'installazione. Per maggiori informazioni, consulta Valori obbligatori per l'analisi finanziaria.

Qualunque sia il motivo, se includi impianti solari che producono un eccesso di elettricità nei tuoi calcoli, tieni presente che i calcoli che sono descritti qui 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 quell'istanza:

  • panelsCount: il numero di pannelli solari presenti in un impianto. Utilizzi questo valore nel calcolo di installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: quanta energia solare viene acquisita da un layout sopra la nell'arco di un anno, in kWh di elettricità CC, dato un panelsCount specifico. Utilizza questo valore per calcolare l'energia solare utilizzabile come energia elettrica CA in un'abitazione (initialAcKwhPerYear) di ogni installationSize, tenendo conto di eventuali perdite di energia durante la conversione da CC a CA.

Inoltre, devi raccogliere i valori specifici della località per: variabili che utilizzerai nei calcoli:

  • billCostModel(): il tuo modello per determinare il costo, in valuta locale, pagato da un nucleo familiare per l'utilizzo di un determinato numero di kWh. In quale misura 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 dei consumi energetici del nucleo familiare. Potresti dover stimare un costo medio.
  • costIncreaseFactor:il fattore in base al quale il costo dell'elettricità. aumenta ogni anno. L'API Solar utilizza 1,022 (aumento annuale del 2,2%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
  • dcToAcDerate: l'efficienza con cui un inverter converte la corrente continua elettricità prodotta dai pannelli solari all'elettricità CA che è usato in un nucleo familiare. L'API Solar utilizza 85% per gli Stati Uniti luoghi. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
  • discountRate: l'API Solar utilizza 1,04 (4% annuo (aumento)) per le località degli Stati Uniti. Regola questo valore in base alle tue esigenze.
  • efficiencyDepreciationFactor: il grado di calo dell'efficienza dei pannelli solari ogni anno. L'API Solar utilizza 0,995 (0,5% diminuzione annuale) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle tue esigenze in ogni area.
  • incentivi: includi eventuali incentivi monetari per l'installazione di pannelli solari offerti da enti governativi della tua zona.
  • installationCostModel(): il tuo metodo per stimare il costo dell'installazione di un impianto solare in valuta locale per un determinato installationSize. Il costo modello in genere tiene conto dei costi dei materiali e della manodopera locale per un installationSize.
  • installationLifeSpan: la durata prevista dell'impianto solare. L'API Solar utilizza 20 anni. Modifica questo valore in base alle tue esigenze.
  • kWhConsumptionModel(): il modello per determinare la quantità di energia consumata da un nucleo familiare in base a una fattura mensile. Nella sua forma più semplice, dividi la bolletta per il costo medio di un kWh nella località della famiglia.
  • monthlyBill: la bolletta elettrica mensile media di un nucleo familiare soggetto.
  • monthlyKWhEnergyConsumption:una stima della quantità media di energia l'elettricità che la famiglia in un determinato luogo consuma in un mese, misurata in kWh.

Con questi valori e le informazioni fornite dalla risposta dell'API, puoi eseguire i calcoli necessari per consigliare il installationSize migliore 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 in base all'input località:

    1. Stimare o richiedere la bolletta mensile per il nucleo familiare.
    2. Calcola il valore monthlyKWhEnergyConsumption dalla bolletta mensile. Se conosci il valore monthlyKWhEnergyConsumption, puoi saltare questo passaggio. Ad esempio:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calcola annualKWhEnergyConsumption moltiplicando monthlyKWhEnergyConsumption per 12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Ottieni 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 uno o più possibili configurazioni di pannelli solari.

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

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

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

  5. Calcolo della produzione di energia solare totale (LifetimeProductionAcKwh) di ogni installationSize restituito:

    1. Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il quantità di energia elettrica prodotta dall'impianto all'anno, applicando l'attributo efficiencyDepreciationFactor in modo esponenziale a ogni anno dopo il per prima cosa.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

    La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare l'energia complessiva ipotizzando un'istanza installationLifeSpan di 20 anni. Ogni riga rappresenta un anno di produzione. Dopo il primo anno, il declino dell'efficienza viene applicato in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe corrisponde alla produzione di energia dell'impianto solare per l'intera durata.

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

Poiché l'efficienza dei pannelli solari diminuisce a una velocità costante, si tratta essenzialmente di una serie geometrica in cui a = potenzaACinkWhall'anno iniziale e r = coefficienteDeprecazioneEfficienza. Possiamo utilizzare una somma geometrica per calcolare il valore di 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 per l'intera vita utile del consumo di energia se il installationSize è installato:

    1. Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che la famiglia dovrà acquistare annualmente per a coprire il consumo energetico non soddisfatto dall'energia solare. Utilizza i valori per annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear che calcolati in precedenza. Per ogni anno dopo il primo anno, applica la efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor e il valore discountRate dei 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 nel ciclo di vita dell'impianto solare. Dopo il primo anno, sia l'aumento del costo dell'elettricità e il tasso di sconto vengono applicati in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe corrisponde al costo dell'elettricità per l'intera durata dell'impianto solare.

    Anno Bolletta annuale delle utenze nel valore corrente della valuta locale (USD) (annualUtilityBillEstimate)
    1 annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear)
    2 annualUtilityBillStimaYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualUtilityBillStimaYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19) x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    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. Calcolare il costo complessivo dell'elettricità se un impianto solare non è installato:

    1. Per ogni anno della durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare ogni anno se non viene installato un impianto solare. Utilizza il valore monthlyBill. Per ogni anno successivo al primo, 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 per l'intera vita utile dell'elettricità senza energia solare. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno nell'arco dello stesso numero di anni della durata di un'installazione 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 per l'intera durata 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. Aggiungere eventuali incentivi monetari disponibili per il nucleo familiare in ogni località.

  3. Per ogni dimensione dell'impianto, calcola i costi totali associati all'installazione di un impianto solare:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentivi

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

    risparmio = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Seleziona la dimensione dell'installazione che offre il maggior 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 le dimensioni dell'impianto solare che offrono il massimo risparmio sui costi per le famiglie della tua zona.

Nei consigli 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 che una casa riceve ogni anno, restituita nel maxSunshineHoursPerYear campo 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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