חישוב העלויות והחיסכון של אנרגיה סולארית במיקומים מחוץ לארה"ב

בקטע הזה נסביר איך לבצע את החישובים שמאפשרים לקבוע את ההגדרה הסולארית הטובה ביותר למשקי בית במיקומים מחוץ לארה"ב. כדי לחשב את ההמלצות, צריך לבנות מודל של עלויות ההתקנה של לוחות סולאריים והחיסכון שהם מניבים, על סמך הנתונים שמתקבלים מתגובה של Solar API.

במיקומים בארה"ב, ה-Solar API מחזיר מופע של האובייקט FinancialAnalysis לכל גודל של חשבון חשמלי במיקום הקלט. במקרים כאלה, תוכלו להשתמש במידע הזה כדי לקבוע את החיוב, את צריכת האנרגיה ובסופו של דבר את החיסכון שמשויך לכל גודל של התקנות סולאריות.

במיקומים מחוץ לארה"ב, תגובת ה-API לא כוללת את המכונות של FinancialAnalysis, כך שאתם צריכים לחשב בעצמכם את העלות והחיסכון של כל אחת מהתצורות הסולאריות לפני שתוכלו להמליץ על ההגדרה הטובה ביותר. לצורך ביצוע החישובים, עליכם לאסוף נתונים ספציפיים למיקום ולפעול לפי ההנחיות המפורטות במסמך זה.

תוכלו ליצור מודל של החישובים שבהם נעשה שימוש ב-Solar API למיקומים בארה"ב. הסבר על החישובים האלה זמין במאמר חישוב החיסכון בעלויות (ארה"ב).

הגדרות אישיות של לוחות סולאריים

במיקומים מחוץ לארה"ב, המידע על כל הגדרה של לוח סולארי שנחוץ לכם לניתוח פיננסי מסופק בשדה SolarPanelConfig. מספר המכונות של SolarPanelConfig שמוחזרות תלוי בגודל הגג של מיקום הקלט. כדי לבצע את החישובים, נדרשים הערכים משני השדות הבאים:

• panelsCount: מספר הלוחות שנמצאים בשימוש בהגדרה הזו.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית בקוט"ש של חשמל ב-DC, שהתצורה הזו מפיקה במהלך שנה, על סמך גודל הלוחות שהוגדר על ידי השדות הבאים באובייקט SolarPotential:
  • panelHeightMeters: גובה הפאנל במטרים.
  • panelWidthMeters: רוחב הלוח במטרים.
  • panelCapacityWatts: דירוג העוצמה של הלוח בוואט.

הדוגמה הבאה מציגה 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 של לוחות סולאריים, הערך installationSize מתייחס להספק של kW ולא למספר השטח או הלוחות, והוא מוגדר כך:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

שינוי האומדנים של הפקת האנרגיה לסיווגי פאנל שונים

כדי לחשב את הערך של yearlyEnergyDcKwh, ה-Solar API משתמש בדירוג ההספק בשדה panelCapacityWatts, שעומד כרגע על 250W.

אם אתם צריכים להשתמש בדירוג כוח שונה של הלוחות בחישובים, והמידות של הלוחות דומים בערך לערכים בשדות panelHeightMeters ו-panelWidthMeters, תוכלו להתאים את החישובים על ידי הכפלת הערך שהוחזר על ידי ה-API בשדה yearlyEnergyDcKwh ביחס של דירוג ההספק לערך ב-panelCapacityWatts.

לדוגמה, במקרה שדירוג האנרגיה של הלוחות הוא 400W ו-panelCapacityWatts הוא 250W, צריך להכפיל את הערך של yearlyEnergyDcKwh, שמחושב על ידי ה-API על ידי שימוש ב-panelCapacityWatts, בפקטור של 400/250 או 1.6. אם דירוג החשמל של הפאנל הוא 200W, צריך להכפיל את yearlyEnergyDcKwh ב-200/250 או 0.8.

ייצור אנרגיה עודף

בחישוב של API סולארי אי אפשר לקחת בחשבון עודפי אנרגיה שעשויה להיווצר בהתקנה של לוח סולארי. למעשה, במקרה שה-Solar API מחזיר כמה מכונות SolarPanelConfig אפשריות למשק בית נתון, ה-Solar API לא מביא בחשבון תוצאות או הגדרות שמייצרות יותר אנרגיה מהצריכה המשוערת של משק הבית בארה"ב ב-FinancialAnalysis.

עם זאת, יכול להיות שבהמלצות שלכם נכללות התקנות שמייצרות עודפי חשמל. לדוגמה, יכול להיות שתרצו לקזז את הירידה ההדרגתית ביעילות של הלוחות (efficiencyDepreciationFactor) על ידי מתן אפשרות לייצור עודף בשלב הראשון של חיי ההתקנה. למידע נוסף, ראו ערכים נדרשים לניתוח פיננסי.

בלי קשר לסיבות, אם תבחרו לכלול בחישובים סולאריים התקנות שמפיקות חשמל מוגזם, שימו לב שהחישובים שמתוארים כאן לא מכסים את התרחיש הזה.

ערכים נדרשים לניתוח פיננסי עבור מיקומים מחוץ לארה"ב

מכל מופע של SolarPanelConfig בתגובת ה-API, נדרשים שני ערכים כדי לבצע את הניתוח הפיננסי במקרה הזה:

• panelsCount: מספר הלוחות הסולאריים בהתקנה. משתמשים בערך הזה בחישוב של installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית שהפריסה הזאת מקבלת במהלך שנה, בקוט"ש של חשמל ב-DC, בהינתן ערך ספציפי של panelsCount. הערך הזה משמש לחישוב האנרגיה הסולארית שאפשר להשתמש בו כחשמל AC בבית (initialAcKwhPerYear) בכל אחד מ-installationSize, תוך התייחסות לאובדן אנרגיה במהלך ההמרה מ-DC ל-AC.

בנוסף, צריך לאסוף ערכים ספציפיים למיקום עבור המשתנים הבאים שתשתמשו בהם בחישובים:

• billCostModel(): המודל לקביעת העלות במטבע מקומי שמשולם על ידי משק בית על שימוש במספר נתון של קוט"ש. עלויות החשמל עשויות להשתנות מיום ליום או משעה לשעה, ותלויות בגורמים כמו ביקוש, שעות ביום וכמות החשמל שצריכת החשמל הביתית צורכת. יכול להיות שתצטרכו להעריך את העלות הממוצעת.
• costIncreaseFactor: הגורם שבו עלות החשמל עולה מדי שנה. ב-Solar API משתמשים ב-1.022 (עלייה שנתית של 2.2%) במיקומים בארה"ב. צריך לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלך.
• dcToAcDerate: היעילות שבה מהפך ממיר את החשמל DC המופק על ידי הלוחות הסולאריים לחשמל AC שבשימוש בבית. ב-Solar API משתמשים ב- 85% למיקומים בארה"ב. צריך לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלך.
• discountRate: ב-Solar API נעשה שימוש ב-1.04 (4% גידול שנתי) במיקומים בארה"ב. צריך לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלך.
• efficiencyDepreciationFactor: מה רמת היעילות של הלוחות הסולאריים פוחתת מדי שנה. ב-Solar API משתמשים ב-0.995 (ירידה של 0.5% בשנה) למיקומים בארה"ב. התאימו את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• תמריצים: צריך לכלול תמריצים כספיים להתקנת לוחות סולאריים שניתנות 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 העלויות המקומיות של כוח העבודה והחומר עבור installationSize נתון.
• installationLifeSpan: משך החיים הצפוי של ההתקנה הסולארית. ב-Solar API משתמשים 20 שנה. התאימו את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• kWhConsumptionModel(): המודל שמאפשר לקבוע כמה אנרגיה צורכת משק בית לפי חיוב חודשי. בצורה הפשוטה ביותר, מחלקים את החשבון בעלות הממוצעת של קוט"ש במיקום הביתי.
• monthlyBill: חשבון החשמל החודשי הממוצע של משק בית לנושא.
• monthlyKWhEnergyConsumption: הערכה של כמות החשמל הממוצעת במשק הבית במיקום נתון צריכה בחודש, שנמדדת בקוט"ש.

על סמך הערכים האלה והמידע שמתקבל מתגובת ה-API, אתם יכולים לבצע את החישובים הנדרשים כדי להמליץ על installationSize בהתאם למיקומים שלא נכללים ב-Solar API.

שלבי החישוב

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

1. חישוב צריכת האנרגיה השנתית של משק הבית במיקום הקלט:

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

   monthlyKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption(monthlyKWhEnergyConsumption)

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

   annualKWhEnergyConsumption = monthKWhEnergyConsumption x 12

2. קבלת תגובת ה-API למשתמשים מאותו בית יעד:

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

   התגובה כוללת את אור השמש שניתן להשתמש בו, שטח גג שניתן להשתמש בו והגדרה אחת או יותר של לוחות סולאריים.

3. חישוב הייצור השנתי של אנרגיה סולארית AC של כל installationSize שה-API מציע על ידי הכפלת הערך של yearlyEnergyDcKwh שסופק על ידי ה-API בכל מכונה של SolarPanelConfig ב-dcToAcDerate המקומי:

   initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x initialAcKwhPerYear

4. אפשרות אחרת היא להסיר כל מכונה של SolarPanelConfig שמייצרת יותר חשמל ממה שבית הבית צורכים בשנה (initialAcKwhPerYear > initialAcKwhPerYear).

5. חישוב הייצור של אנרגיה סולארית בכל משך החיים (LifetimeProductionAcKwh) עבור כל ערך של installationSize שהוחזר:

   1. לכל שנה של משך החיים של ההתקנה הסולארית, צריך לחשב את כמות החשמל שההתקנה תייצר מדי שנה, ולהחיל את הערך של efficiencyDepreciationFactor באופן אקספוננציאלי על כל שנה אחרי התאריך הראשון.
   2. מחברים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

   הטבלה הבאה מציגה דוגמה לחישוב של הפקת האנרגיה במשך החיים, בהנחה שערך installationLifeSpan הוא 20 שנים. כל שורה מייצגת שנת ייצור. אחרי השנה הראשונה, שיעור הירידה ביעילות מוחלט באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא ייצור האנרגיה בכל משך החיים של ההתקנה הסולארית.

   שנה	ייצור אנרגיה סולארית שנתית (קוט"ש)
   1	initialAcKwhPerYear
   2	+ initialAcKwhPerYear x initialAcKwhPerYear
   :	:
   20	+ initialAcKwhPerYear x initialAcKwhPerYear^19
   סה"כ	LifetimeProductionAcKwh

מכיוון שהיעילות של הלוחות הסולאריים דעיכה בקצב קבוע, זוהי בעצם סדרה גיאומטרית שבה a = InitialAcKwhPerYear ו-r = efficiencyDepreciationFactor. אפשר להשתמש בסכום גאומטרי כדי לחשב את הערך של 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 שהוחזר, מחשבים את עלות צריכת האנרגיה במשך החיים אם installationSize מותקן:

   1. לכל שנה של משך החיים של התקנת לוחות סולאריים, חושבים את עלות החשמל שהם צריכים לקנות מדי שנה כדי לכסות את צריכת האנרגיה שלא נוצלה על ידי אנרגיה סולארית. משתמשים בערכים של annualKWhEnergyConsumption ו-firstAcKwhPerYear שחשבתם קודם לכן. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, מחילים את הערכים efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor ו-discountRate.
   2. מחברים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב עלות החשמל במשך החיים. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה במשך החיים של ההתקנה הסולארית. אחרי השנה הראשונה, עלויות החשמל המוגדלות ושיעור ההנחה יתווספו באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא העלות של החשמל בכל משך החיים שנובעת מההתקנה של לוחות סולאריים.

   שנה	חשבון על תשתיות שנתי לפי ערך המטבע המקומי הנוכחי (USD) (annualUtilityBillEstimate)
   1	annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - firstAcKwhPerYear)
   2	annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – firstAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – firstAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19) x costIncreaseFactor19 / discountRate19
   סה"כ	remainingLifetimeUtilityBill

קוד Python הבא מחזיר מערך של annualUtilityBillEstimate לכל שנה של 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 בכל משך החיים במקרה שלא מותקנת מערכת סולארית:

   1. אם לא מתקינים סולארי, צריך לחשב את עלות החשמל שהם צריכים לרכוש מדי שנה עבור כל שנה של משך החיים של התקנת לוחות סולאריים. משתמשים בערך של monthlyBill. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, החילו את הערכים costIncreaseFactor ו-discountRate על monthlyBill.
   2. מחברים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב העלות של חשמל ללא אנרגיה סולארית. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה במשך אותו מספר שנים כמו משך החיים של מתקן סולארי. אחרי השנה הראשונה, עלויות החשמל המוגדלות ושיעור ההנחה מוחלים באופן אקספוננציאלי. לבסוף, סכום כל השורות הוא עלות החשמל בכל משך החיים, ללא התקנה סולארית.

   שנה	חשבון על תשתיות שנתי לפי ערך המטבע המקומי הנוכחי
   1	annualBill = חיוב חודשי x 12
   2	annualBill = monthBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualBill = monthBill 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. לכל גודל התקנה, מחשבים את עלות ההתקנה:

   installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

2. להוסיף תמריצים כספיים שזמינים למיקום הבית.

3. לכל גודל התקנה, מחשבים את העלויות הכוללות שמשויכות להתקנת לוחות סולאריים:

   totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - תמריצים

4. לכל גודל התקנה, מחשבים את החיסכון הכולל שקשור להתקנת לוחות סולאריים:

   Savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. בוחרים את גודל ההתקנה שיוצר את החיסכון הכי גבוה.

כשהחישובים הושלמו

בעזרת המידע שסיפקתם, המידע שהוחזר על ידי Solar API והחישובים שלמעלה, תוכלו להמליץ על הגדלים של התקנות סולאריות שיפחיתו את החיסכון המקסימלי למשקי בית באזור שלכם.

בהמלצות שנותנים למשתמש הקצה, ניתן לך גם לכלול את המידע הבא שמוחזר על ידי ה-API באובייקט SolarPotential של השדה solarPotential:

• כמה אור שמש שניתן להשתמש בו בשנה, שמוחזר בשדה maxSunshineHoursPerYear של האובייקט SolarPotential.
• כמה מטרים רבועים של גג יכולים לשמש להתקנה סולארית, שמוחזר בשדה wholeRoofStats של האובייקט SolarPotential.
• חשבון החשמל החודשי הממוצע למשק הבית.