Calculer les coûts et les économies liés à l'énergie solaire pour les sites situés en dehors des États-Unis

Développeurs de l'Espace économique européen (EEE)

Cette section explique comment effectuer les calculs qui vous permettent de déterminer la meilleure configuration solaire pour les foyers situés en dehors des États-Unis. Pour calculer les recommandations, vous devez modéliser les coûts d'installation de panneaux solaires et les économies qu'ils permettent de réaliser en utilisant les données d'une réponse de l'API Solar.

Pour les emplacements aux États-Unis, l'API Solar renvoie une instance de l'objet FinancialAnalysis pour chaque montant de facture d'électricité pour l'emplacement saisi. Vous utilisez les informations dans ces instances pour déterminer la facture, la consommation d'énergie et, en fin de compte, les économies associées à chaque taille d'installation solaire.

Pour les zones géographiques autres que les États-Unis, la réponse de l'API n'inclut pas les instances FinancialAnalysis. Vous devez donc calculer vous-même les coûts et les économies pour chaque configuration solaire avant de pouvoir recommander la meilleure. Pour effectuer les calculs, vous devez collecter des données spécifiques à votre établissement et suivre les conseils de ce document.

Vous pouvez modéliser vos calculs sur ceux utilisés par l'API Solar pour les établissements situés aux États-Unis. Pour en savoir plus sur ces calculs, consultez Calculer les économies (États-Unis).

Configurations des panneaux solaires

Pour les zones géographiques autres que les États-Unis, les informations sur chaque configuration de panneaux solaires dont vous avez besoin pour l'analyse financière sont fournies dans le champ SolarPanelConfig. Le nombre d'instances SolarPanelConfig renvoyées dépend de la taille du toit de l'emplacement saisi. Pour vos calculs, vous avez besoin des valeurs des deux champs suivants :

  • panelsCount : nombre de panneaux utilisés dans cette configuration.
  • yearlyEnergyDcKwh : quantité d'énergie solaire, en kWh d'électricité CC, que cette configuration produit au cours d'une année, compte tenu de la taille du panneau définie par les champs suivants dans l'objet SolarPotential :

L'exemple suivant montre une instance de l'objet SolarPanelConfig dans le champ solarPanelConfigs d'une réponse à une requête :

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

Pour les installations solaires, installationSize fait référence à la puissance en kW plutôt qu'à la superficie ou au nombre de panneaux. Il est défini comme suit :

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajuster les estimations de production d'énergie pour différentes puissances de panneaux

Pour calculer la valeur yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilise la puissance nominale dans le champ panelCapacityWatts, qui est actuellement de 400 W.

Si vous devez utiliser une puissance nominale de panneau différente dans vos calculs et que les dimensions des panneaux sont à peu près comparables aux valeurs des champs panelHeightMeters et panelWidthMeters, vous pouvez ajuster vos calculs en multipliant la valeur renvoyée par l'API dans le champ yearlyEnergyDcKwh par le rapport entre votre puissance nominale et la valeur dans panelCapacityWatts.

Par exemple, si la puissance nominale de vos panneaux est de 500 W et que panelCapacityWatts est de 400 W, multipliez la valeur de yearlyEnergyDcKwh, que l'API a calculée à l'aide de panelCapacityWatts, par un facteur de 500/400, soit 1,25. Si la puissance nominale de votre panneau est de 200 W, multipliez yearlyEnergyDcKwh par 200/400, soit 0,5.

Production d'énergie excédentaire

La comptabilisation de l'énergie excédentaire pouvant être produite par une installation solaire ne fait pas partie des calculs de l'API Solar. En fait, si l'API Solar renvoie plusieurs instances SolarPanelConfig possibles pour un foyer donné, elle ne prend pas en compte les résultats ni les configurations qui produisent plus d'énergie que la consommation moyenne supposée des foyers américains dans FinancialAnalysis.

Toutefois, vous pouvez avoir des raisons d'inclure dans vos recommandations des installations qui produisent un excédent d'électricité. Par exemple, vous pouvez compenser la baisse progressive de l'efficacité des panneaux (efficiencyDepreciationFactor) en prévoyant une production excédentaire au début de la durée de vie d'une installation. Pour en savoir plus, consultez Valeurs requises pour l'analyse financière.

Quelles que soient vos raisons, si vous incluez des installations solaires qui produisent de l'électricité en excès dans vos calculs, sachez que les calculs expliqués ici ne couvrent pas ce scénario.

Valeurs requises pour l'analyse financière dans les zones géographiques autres que les États-Unis

Pour chaque instance SolarPanelConfig dans la réponse de l'API, vous avez besoin de deux valeurs pour effectuer l'analyse financière de cette instance :

  • panelsCount : nombre de panneaux solaires dans une installation. Vous utilisez cette valeur pour calculer le installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh : quantité d'énergie solaire qu'une configuration capte au cours d'une année, en kWh d'électricité CC, pour un panelsCount spécifique. Vous utilisez cette valeur dans votre calcul de l'énergie solaire utilisable sous forme d'électricité CA dans un foyer (initialAcKwhPerYear) de chaque installationSize, en tenant compte de toute perte d'énergie lors de la conversion de CC en CA.

Vous devez également collecter des valeurs spécifiques à la localisation pour les variables suivantes que vous utiliserez dans les calculs :

  • billCostModel() : modèle permettant de déterminer le coût, en devise locale, payé par un foyer pour l'utilisation d'un nombre donné de kWh. Le prix de l'électricité facturé par un fournisseur d'énergie peut varier d'un jour à l'autre ou d'une heure à l'autre en fonction de facteurs tels que la demande, l'heure de la journée et la quantité d'électricité consommée par le foyer. Vous devrez peut-être estimer un coût moyen.
  • costIncreaseFactor : facteur d'augmentation annuelle du coût de l'électricité. L'API Solar utilise 1,022 (augmentation annuelle de 2,2 %) pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • dcToAcDerate : l'efficacité avec laquelle un onduleur convertit l'électricité en courant continu produite par les panneaux solaires en électricité en courant alternatif utilisée dans un foyer. L'API Solar utilise 85 % pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • discountRate : l'API Solar utilise 1,04 (augmentation annuelle de 4 %) pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • efficiencyDepreciationFactor : diminution annuelle de l'efficacité des panneaux solaires. L'API Solar utilise 0,995 (soit une diminution annuelle de 0,5 %) pour les établissements situés aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre région.
  • incentives : incluez toutes les incitations financières à installer des panneaux solaires accordées par les organismes gouvernementaux de votre région.
  • installationCostModel() : méthode permettant d'estimer le coût d'installation de panneaux solaires dans la devise locale pour un installationSize donné. Le modèle de coûts tient généralement compte des coûts locaux de main-d'œuvre et de matériaux pour un installationSize donné.
  • installationLifeSpan : durée de vie prévue de l'installation solaire. L'API Solar utilise 20 ans. Ajustez cette valeur en fonction de votre région.
  • kWhConsumptionModel() : votre modèle pour déterminer la quantité d'énergie consommée par un foyer en fonction d'une facture mensuelle. Dans sa forme la plus simple, vous divisez la facture par le coût moyen d'un kWh dans la région du foyer.
  • monthlyBill : facture d'électricité mensuelle moyenne pour un foyer donné.
  • monthlyKWhEnergyConsumption : estimation de la quantité moyenne d'électricité consommée par le foyer à un emplacement donné au cours d'un mois, mesurée en kWh.

Grâce à ces valeurs et aux informations fournies par la réponse de l'API, vous pouvez effectuer les calculs nécessaires pour recommander le meilleur installationSize pour les emplacements non couverts par l'API Solar.

Étapes de calcul

Les étapes suivantes sont basées sur la méthodologie de l'API Solar. Vous devrez peut-être ajuster votre méthodologie en fonction des informations disponibles pour votre localisation.

  1. Calculez la consommation annuelle d'énergie du foyer à l'emplacement de saisie :

    1. Estimer ou demander la facture mensuelle du foyer
    2. Calculez la monthlyKWhEnergyConsumption à partir de la facture mensuelle. (Si vous connaissez la valeur monthlyKWhEnergyConsumption, vous pouvez ignorer cette étape.) Exemple :

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calculez annualKWhEnergyConsumption en multipliant monthlyKWhEnergyConsumption par 12 :

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Obtenez la réponse de l'API pour la maison cible :

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

    La réponse inclut l'ensoleillement et l'espace de toit utilisables, ainsi qu'une ou plusieurs configurations possibles de panneaux solaires.

  3. Calculez la production annuelle d'énergie solaire en courant alternatif de chaque installationSize proposée par l'API en multipliant la valeur yearlyEnergyDcKwh fournie par l'API dans chaque instance SolarPanelConfig par votre dcToAcDerate local :

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. Si vous le souhaitez, excluez toute instance SolarPanelConfig qui produit plus d'électricité que la consommation annuelle du foyer (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Calculez la production d'énergie solaire sur la durée de vie (LifetimeProductionAcKwh) de chaque installationSize renvoyé :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez la quantité d'électricité que l'installation produira chaque année en appliquant le efficiencyDepreciationFactor de manière exponentielle à chaque année après la première.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul de la production d'énergie sur la durée de vie, en supposant une installationLifeSpan de 20 ans. Chaque ligne représente une année de production. Après la première année, la baisse d'efficacité est appliquée de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond à la production d'énergie de l'installation solaire au cours de sa durée de vie.

    Année Production annuelle d'énergie solaire (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    Total LifetimeProductionAcKwh

Comme l'efficacité des panneaux solaires diminue à un taux constant, il s'agit essentiellement d'une série géométrique où a = initialAcKwhPerYear et r = efficiencyDepreciationFactor. Nous pouvons utiliser une somme géométrique pour calculer LifetimeProductionAcKwh :

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

Le code Python suivant calcule la somme géométrique ci-dessus :

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

  1. Pour chaque installationSize renvoyé, calculez le coût de la consommation d'énergie sur la durée de vie si le installationSize est installé :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez le coût de l'électricité que le foyer devra acheter chaque année pour couvrir la consommation d'énergie non satisfaite par l'énergie solaire. Utilisez les valeurs de annualKWhEnergyConsumption et initialAcKwhPerYear que vous avez calculées précédemment. Pour chaque année après la première, appliquez les valeurs efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor et discountRate.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul du coût de l'électricité sur la durée de vie. Chaque ligne représente le coût de l'électricité pour une année de la durée de vie de l'installation solaire. Après la première année, l'augmentation du coût de l'électricité et le taux d'actualisation sont appliqués de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond au coût de l'électricité sur toute la durée de vie de l'installation solaire.

    Année Montant annuel de la facture d'électricité dans la devise locale actuelle (USD) (annualUtilityBillEstimate)
    1 annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear)
    2 annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19) x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Total remainingLifetimeUtilityBill

Le code Python suivant renvoie un tableau de annualUtilityBillEstimate pour chaque année de 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. Calculez le coût de l'électricité sur toute la durée de vie si aucune installation solaire n'est installée :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez le coût de l'électricité que le foyer devra acheter chaque année si l'installation solaire n'est pas installée. Utilisez la valeur de monthlyBill. Pour chaque année après la première, appliquez les valeurs costIncreaseFactor et discountRate à monthlyBill.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul du coût de l'électricité sur la durée de vie sans énergie solaire. Chaque ligne représente le coût de l'électricité pour une année sur le même nombre d'années que la durée de vie d'une installation solaire. Après la première année, l'augmentation du coût de l'électricité et le taux de remise sont appliqués de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond au coût de l'électricité sur toute la durée de vie sans installation solaire.

    Année Facture annuelle des services publics en valeur de la devise locale actuelle
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Total costOfElectricityWithoutSolar

Le code suivant effectue le calcul ci-dessus :

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

  1. Pour chaque taille d'installation, calculez le coût d'installation :

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Additionnez toutes les incitations financières disponibles pour le lieu de résidence.

  3. Pour chaque taille d'installation, calculez les coûts totaux associés à l'installation de panneaux solaires :

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. Pour chaque taille d'installation, calculez les économies totales associées à l'installation de panneaux solaires :

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Sélectionnez la taille d'installation qui offre le plus d'économies.

Une fois vos calculs effectués

En utilisant les informations que vous fournissez, celles renvoyées par l'API Solar et les calculs ci-dessus, vous devriez être en mesure de recommander des tailles d'installation solaire qui offrent des économies maximales aux foyers de votre région.

Dans les recommandations que vous fournissez à votre utilisateur final, vous pouvez également inclure les informations suivantes renvoyées par l'API dans l'objet SolarPotential du champ solarPotential :

  • Quantité d'ensoleillement utilisable qu'une maison reçoit chaque année, renvoyée dans le champ maxSunshineHoursPerYear de l'objet SolarPotential.
  • Nombre de mètres carrés de toiture pouvant être utilisés pour une installation solaire, renvoyé dans le champ wholeRoofStats de l'objet SolarPotential.
  • La facture d'électricité mensuelle moyenne du foyer.
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