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

Sviluppatori dello Spazio economico europeo (SEE)

Questa sezione descrive come eseguire i calcoli che ti consentono di determinare la migliore configurazione solare per le famiglie in località non statunitensi. Per calcolare i consigli, devi modellare i costi di installazione dei pannelli solari e i risparmi 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 dell'elettricità per la località di input. Utilizzi le informazioni in questi casi per determinare la bolletta, il consumo di energia e, in definitiva, i risparmi associati a ogni dimensione dell'impianto solare.

Per le località non statunitensi, la risposta dell'API non include le istanze FinancialAnalysis, quindi devi calcolare il costo e il risparmio per ogni configurazione solare prima di poter consigliare la migliore. Per eseguire i calcoli, devi raccogliere dati specifici per la località e seguire le indicazioni riportate in questo documento.

Puoi basare i tuoi calcoli su quelli che l'API Solar utilizza per le località negli Stati Uniti. Per una spiegazione di questi calcoli, vedi Calcolare il risparmio sui costi (Stati Uniti).

Configurazioni dei pannelli solari

Per le località non statunitensi, le informazioni su ogni configurazione dei pannelli solari necessarie per l'analisi finanziaria sono fornite nel campo SolarPanelConfig. Il numero di istanze SolarPanelConfig restituite dipende dalle dimensioni del tetto della località di input. Per i calcoli, hai bisogno dei valori dei seguenti due campi:

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, installationSize si riferisce alla potenza in kW anziché all'area o al numero di pannelli ed è definito come:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Regolare le stime di produzione di energia per diverse classificazioni dei pannelli

Per calcolare il valore di yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilizza la potenza nominale nel campo panelCapacityWatts, che attualmente è di 400 W.

Se devi utilizzare una potenza nominale del pannello diversa nei tuoi calcoli e le dimensioni dei pannelli sono più o meno paragonabili ai valori nei campi panelHeightMeters e panelWidthMeters, puoi modificare 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 tuoi pannelli è 500 W e panelCapacityWatts è 400 W, moltiplica il valore di yearlyEnergyDcKwh, che l'API ha calcolato utilizzando panelCapacityWatts, per un fattore di 500/400 o 1, 25. Se la potenza nominale del pannello è 200 W, moltiplica yearlyEnergyDcKwh per 200/400 o 0, 5.

Produzione di energia in eccesso

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 istanze SolarPanelConfig possibili per una determinata famiglia, non prende in considerazione risultati o configurazioni che producono più energia rispetto al consumo medio presunto delle famiglie statunitensi in FinancialAnalysis.

Tuttavia, potresti avere motivi per includere nelle tue raccomandazioni installazioni che producono elettricità in eccesso. Ad esempio, potresti voler compensare il graduale calo dell'efficienza del pannello (il efficiencyDepreciationFactor) consentendo una produzione in eccesso nella prima parte della vita di un impianto. Per maggiori informazioni, consulta Valori richiesti per l'analisi finanziaria.

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

Valori obbligatori per l'analisi finanziaria per le località non statunitensi

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

  • panelsCount: il numero di pannelli solari in un'installazione. Utilizzi questo valore nel calcolo del installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: la quantità di energia solare che un layout cattura nel corso di un anno, in kWh di elettricità CC, dato un panelsCount specifico. Utilizzi questo valore nel calcolo dell'energia solare utilizzabile come elettricità CA in una casa (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 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. L'importo addebitato da una società di servizi pubblici per l'elettricità può variare di giorno in giorno o di ora in ora a seconda di fattori quali la domanda, l'ora del giorno e la quantità di elettricità consumata dalla famiglia. Potresti dover stimare un costo medio.
  • costIncreaseFactor: il fattore in base al quale il costo dell'elettricità aumenta annualmente. L'API Solar utilizza 1,022 (aumento annuo 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 l'elettricità CC prodotta dai pannelli solari in elettricità CA utilizzata in una casa. L'API Solar utilizza l'85% per le località negli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
  • discountRate: l'API Solar utilizza 1,04 (aumento annuo del 4%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
  • efficiencyDepreciationFactor: la riduzione dell'efficienza dei pannelli solari ogni anno. L'API Solar utilizza 0,995 (0,5% di riduzione annua) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle tue esigenze.
  • Incentivi: includi eventuali incentivi monetari per l'installazione di pannelli solari concessi da enti governativi della tua zona.
  • installationCostModel(): il tuo metodo per stimare il costo di installazione di un impianto solare in valuta locale per un determinato installationSize. Il modello di costo in genere tiene conto dei costi locali di manodopera e materiali per un determinato 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 una famiglia in base a una fattura mensile. Nella sua forma più semplice, devi dividere la bolletta per il costo medio di un kWh nella località del nucleo familiare.
  • monthlyBill: la bolletta media mensile dell'energia elettrica per un nucleo familiare soggetto.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: una stima della quantità media di elettricità consumata in un mese dalla famiglia in una determinata località, misurata in kWh.

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

Passaggi di calcolo

I passaggi riportati di seguito si basano sulla metodologia dell'API Solar. Potresti dover modificare la metodologia in base alle informazioni disponibili per la tua posizione.

  1. Calcola il consumo energetico annuo della casa nella posizione di input:

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

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calcola il consumo energetico annuo in kWh moltiplicando il consumo energetico mensile in kWh per 12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Recuperare 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 la luce solare utilizzabile, lo spazio sul tetto utilizzabile e una o più possibili configurazioni di pannelli solari.

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

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. (Facoltativo) Escludi qualsiasi istanza SolarPanelConfig che produce più elettricità di quella consumata annualmente dalla famiglia (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

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

    1. Per ogni anno di vita dell'impianto solare, calcola la quantità di elettricità che l'impianto produrrà annualmente, applicando il efficiencyDepreciationFactor in modo esponenziale a ogni anno successivo al primo.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

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

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

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

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

Il seguente codice Python calcola la somma geometrica precedente:

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

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

    1. Per ogni anno di vita 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 che hai calcolato in precedenza. Per ogni anno successivo al primo, 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 dell'elettricità per l'intero ciclo di vita. 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 totale dell'elettricità con l'impianto solare.

    Anno Bolletta annuale delle utenze nel valore della valuta locale corrente (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
    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 totale dell'elettricità se non viene installato un impianto solare:

    1. Per ogni anno di vita dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che la famiglia dovrà acquistare ogni anno se non viene installato l'impianto solare. Utilizza il valore di monthlyBill. Per ogni anno successivo al primo, applica i valori di costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
    2. Aggiungi i totali per tutti gli anni.

    La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo totale dell'elettricità senza energia solare. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno per lo 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 è il costo totale dell'elettricità senza impianto solare.

    Anno Bolletta annuale delle utenze nel valore della valuta locale corrente
    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 riportato sopra:

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. Somma tutti gli incentivi monetari disponibili per la posizione della casa.

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

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

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

    risparmi = costoDell'energiaElettricaSenzaImpiantoSolare - costoTotaleConImpiantoSolare

  5. Seleziona la dimensione dell'installazione che offre il massimo risparmio.

Al termine dei calcoli

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

Nei consigli che fornisci all'utente finale, puoi includere anche 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 campo maxSunshineHoursPerYear dell'oggetto SolarPotential.
  • Quanti metri quadrati di un tetto possono essere utilizzati per un impianto solare, che viene restituito nel campo wholeRoofStats dell'oggetto SolarPotential.
  • La bolletta media mensile dell'energia elettrica per la casa.
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