W tej sekcji opisujemy, jak wykonać obliczenia umożliwiające określenie najlepszej konfiguracji paneli słonecznych w przypadku gospodarstw domowych znajdujących się poza Stanami Zjednoczonymi. Aby obliczyć rekomendacje, trzeba zamodelować koszty instalacji paneli słonecznych i oszczędności, jakie zapewniają dzięki danym z odpowiedzi interfejsu Solar API.
W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API zwraca instancję obiektu FinancialAnalysis dla każdego rachunku za prąd w danej lokalizacji. Na podstawie informacji z tych instancji możesz określić wysokość rachunku, zużycie energii, a ostatecznie także oszczędności związane z poszczególnymi instalacjami fotowoltaicznymi.
W przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi odpowiedź interfejsu API nie zawiera instancji FinancialAnalysis, dlatego zanim będzie można polecić najlepszą konfigurację, musisz samodzielnie obliczyć koszty i oszczędności w przypadku każdej konfiguracji paneli słonecznych. Aby wykonać obliczenia, musisz zebrać dane związane z lokalizacją i postępować zgodnie ze wskazówkami podanymi w tym dokumencie.
Możesz modelować obliczenia na podstawie obliczeń przeprowadzonych przez interfejs Solar API w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Wyjaśnienie tych obliczeń znajdziesz w sekcji Obliczanie oszczędności (USA).
Konfiguracje paneli słonecznych
W przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi informacje o każdej konfiguracji paneli słonecznych, których potrzebujesz do analizy finansowej, znajdziesz w polu SolarPanelConfig.
Liczba zwracanych instancji SolarPanelConfig zależy od rozmiaru dachu podanej lokalizacji. Do obliczeń potrzebujesz wartości z tych 2 pól:
panelsCount: liczba paneli używanych w tej konfiguracji.yearlyEnergyDcKwh: ilość energii słonecznej w kWh energii elektrycznej produkowanej przez tę konfigurację w ciągu roku, z uwzględnieniem rozmiaru panelu zdefiniowanego przez te pola w obiekcieSolarPotential:panelHeightMeters: wysokość panelu w metrach.panelWidthMeters: szerokość panelu w metrach.panelCapacityWatts: moc panelu w watach.
Poniższy przykład pokazuje jedno wystąpienie obiektu SolarPanelConfig w polu solarPanelConfigs w odpowiedzi na żądanie:
"solarPanelConfigs": [
{
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
"roofSegmentSummaries": [
{
"pitchDegrees": 16.253168,
"azimuthDegrees": 169.41516,
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
}
]
}
]
W przypadku instalacji fotowoltaicznych installationSize odnosi się do mocy obliczeniowej w kW, a nie na poziomie powierzchni czy liczby paneli, i jest zdefiniowane jako:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Dostosowywanie szacunkowej produkcji energii dla różnych ocen panelu
Do obliczenia wartości yearlyEnergyDcKwh interfejs Solar API wykorzystuje moc podaną w polu panelCapacityWatts, która obecnie wynosi 250 W.
Jeśli w obliczeniach musisz użyć innej mocy obliczeniowej panelu, a wymiary paneli są mniej więcej porównywalne z wartościami w polach panelHeightMeters i panelWidthMeters, możesz dostosować obliczenia, mnożąc wartość zwracaną przez interfejs API w polu yearlyEnergyDcKwh przez stosunek Twojej oceny mocy do wartości w polu panelCapacityWatts.
Jeśli na przykład moc paneli wynosi 400 W, a panelCapacityWatts to 250 W, pomnóż wartość yearlyEnergyDcKwh, którą interfejs API obliczył za pomocą funkcji panelCapacityWatts i pomnóż przez 400/250, czyli przez 1, 6. Jeśli ocena mocy panelu wynosi 200 W, pomnóż yearlyEnergyDcKwh przez 200/250 lub 0, 8.
Nadmierna produkcja energii
Obliczenia nadmiarowej energii, która mogła zostać wytworzona przez instalacje słoneczne, nie jest uwzględnione w obliczeniach interfejsu Solar API. Jeśli interfejs Solar API zwraca wiele możliwych instancji SolarPanelConfig w danym gospodarstwie domowym, interfejs Solar API nie uwzględnia wyników ani konfiguracji, które wytwarzają więcej energii niż zakładane średnie zużycie energii w gospodarstwie domowym w FinancialAnalysis.
W Twoich rekomendacjach możesz jednak uwzględniać instalacje, które generują nadmiar prądu. Możesz np. zniwelować stopniowy spadek wydajności paneli (efficiencyDepreciationFactor), dopuszczając do nadmiernej produkcji w pierwszej części cyklu życia instalacji. Więcej informacji znajdziesz w artykule Wartości wymagane do analizy finansowej.
Niezależnie od powodów, jeśli uwzględnisz w obliczeniach instalacje słoneczne, które generują nadmierną ilość energii, pamiętaj, że opisane tu obliczenia nie uwzględniają tego scenariusza.
Wartości wymagane do analizy finansowej w przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi
Dla każdej instancji SolarPanelConfig w odpowiedzi interfejsu API potrzebujesz 2 wartości, aby przeprowadzić dla niej analizę finansową:
panelsCount: liczba paneli słonecznych w instalacji. Ta wartość służy do obliczaniainstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: ile energii słonecznej wychwytuje układ w ciągu roku (w kWh energii elektrycznej) przy określonej wartościpanelsCount. Uwzględniasz tę wartość przy obliczaniu energii słonecznej, którą można wykorzystać jako energię elektryczną (zmienną) w gospodarstwie domowym (initialAcKwhPerYear) z każdej osoby (installationSize), z uwzględnieniem utraconych energii podczas konwersji ze prądu stałego na prąd przemienny.
Dodatkowo musisz zebrać wartości związane z lokalizacją dla tych zmiennych, których będziesz używać w obliczeniach:
- billCostModel(): model do określania kosztów w walucie lokalnej ponoszonego przez gospodarstwo domowe za zużycie określonej liczby kWh. Opłaty za media mogą się zmieniać z dnia na dzień czy z godziny na godzinę, w zależności od zapotrzebowania, pory dnia i ilości energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe. Może być konieczne oszacowanie średniego kosztu.
- costIncreaseFactor: współczynnik, o jaki koszt energii elektrycznej rośnie w ujęciu rocznym. Interfejs Solar API wykorzystuje 1,022 (2,2% wzrost roczny) dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- dcToAcDerate: wydajność, z jaką falownik przetwarza prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne w prąd zmienny używany w gospodarstwie domowym. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa parametru 85&percnt. Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- discountRate: interfejs Solar API wykorzystuje wartość 1,04 (4% wzrost roczny) dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- efficiencyDepreciationFactor: zmniejsza efektywność paneli słonecznych w poszczególnych latach. Interfejs Solar API używa dla lokalizacji w Stanach Zjednoczonych wartości 0,995 (o 0,5&percnt rocznie). Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- Zachęty: zachęcaj do instalacji paneli słonecznych przyznawanych przez instytucje państwowe w Twojej okolicy.
- installationCostModel(): Twoja metoda szacowania kosztu instalacji paneli słonecznych w walucie lokalnej dla danego elementu (
installationSize). Model kosztów uwzględnia zwykle lokalne koszty pracy i materiałów w przypadku danegoinstallationSize. - installationLifeSpan: oczekiwany czas użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Interfejs Solar API wykorzystuje 20 lat. Dostosuj tę wartość odpowiednio do potrzeb swojego obszaru.
- kWhConsumptionModel(): model do określania na podstawie miesięcznego rachunku, ile energii zużywa dom. W najprostszej formie dzieli się rachunek przez średni koszt kWh w miejscu zamieszkania gospodarstwa domowego.
- monthlyBill: średni miesięczny rachunek za prąd na dany gospodarstwo domowe.
- monthlyKWhEnergyConsumption: szacunkowa średnia ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w danej lokalizacji w miesiącu (mierzona w kWh).
Na podstawie tych wartości i informacji podanych w odpowiedzi interfejsu API możesz wykonać obliczenia niezbędne do zalecania najlepszej installationSize w przypadku lokalizacji, których nie obejmuje interfejs Solar API.
Etapy obliczeń
Poniższe kroki są oparte na metodologii interfejsu Solar API. Może być konieczne dostosowanie metodologii na podstawie informacji dostępnych w przypadku Twojej lokalizacji.
Oblicz roczne zużycie energii przez gospodarstwo domowe w lokalizacji wejściowej:
- Oszacuj lub poproś o miesięczny rachunek za gospodarstwo domowe.
- Oblicz monthlyKWhEnergyConsumption na podstawie miesięcznego rachunku. Jeśli znasz monthlyKWhEnergyConsumption, możesz pominąć ten krok. Przykład:
monthlyKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption(monthlyKWhEnergyConsumption,
- Oblicz annualKWhEnergyConsumption, mnożąc annualKWhEnergyConsumption przez 12:
annualKWhEnergyConsumption = annualKWhEnergyConsumption x 12
Uzyskiwanie odpowiedzi interfejsu API dla docelowej grupy rodzinnej:
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
Odpowiedź obejmuje użyteczne światło słoneczne, dostępną przestrzeń dachową i co najmniej 1 możliwą konfigurację paneli słonecznych.
Oblicz roczną produkcję energii słonecznej z klimatyzacji w przypadku każdej platformy
installationSizeproponowanej przez interfejs API, mnożąc wartośćyearlyEnergyDcKwhpodaną przez interfejs API w każdej instancjiSolarPanelConfigprzez lokalną wartość dcToAcDerate:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerateOpcjonalnie możesz zrezygnować z rozważania wszystkich instancji
SolarPanelConfig, które produkują więcej energii elektrycznej niż zużywana przez gospodarstwo domowe w ujęciu rocznym (initialAcKwhPerYear > yearualKWhEnergyConsumption).Oblicz całkowitą produkcję energii słonecznej (LifetimeProductionAcKwh) każdej zwróconej wartości installationSize:
- Dla każdego roku żywotności instalacji fotowoltaicznej oblicz ilość energii elektrycznej produkowanej przez tę instalację, stosując wykładniczo parametr efficiencyDepreciationFactor do każdego kolejnego roku.
- Dodaj sumy ze wszystkich lat.
W tabeli poniżej znajdziesz przykład obliczania łącznego czasu produkcji energii przy założeniu, że parametr installationLifeSpan obejmuje 20 lat. Każdy wiersz odpowiada roku produkcji. Po pierwszym roku spadek efektywności jest stosowany wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to łączna produkcja energii uzyskanej dzięki instalacji słonecznej.
Rok Roczna produkcja energii słonecznej (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor : : 20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19 Łącznie LifetimeProductionAcKwh
Wydajność paneli słonecznych zmniejsza się w stałym tempie, dlatego jest to w zasadzie ciąg geometryczny, w którym a = pierwotnyAcKwhPerYear, a r = współczynnik klikalności. Możemy użyć sumy geometrycznej do obliczenia LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Ten kod w Pythonie oblicza powyższą sumę geometryczną:
def LifetimeProductionAcKwh(
dcToAcDerate,
yearlyEnergyDcKwh,
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan):
return (
dcToAcDerate *
yearlyEnergyDcKwh *
(1 - pow(
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan)) /
(1 - efficiencyDepreciationFactor))
Dla każdej zwróconej wartości
installationSizeoblicz koszt zużycia energii od początku śledzenia, jeśli zainstalowanoinstallationSize:- Dla każdego roku okresu użytkowania instalacji fotowoltaicznej obliczaj koszt energii elektrycznej, którą gospodarstwo domowe musi kupić co roku, aby pokryć zużycie energii, które nie jest pokrywane przez energię słoneczną. Użyj wartości obliczonych wcześniej annualKWhEnergyConsumption i initialAcKwhPerYear. Dla każdego roku po pierwszym roku zastosuj do wartości parametry efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor i discountRate.
- Dodaj sumy ze wszystkich lat.
W tabeli poniżej znajdziesz przykład obliczania łącznego kosztu energii elektrycznej. Każdy wiersz przedstawia koszt energii elektrycznej w całym cyklu życia instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku rosnący koszt energii elektrycznej i stawka dyskontowa są stosowane wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to całkowity koszt energii elektrycznej z instalacją fotowoltaiczną.
Rok Roczny rachunek za media w bieżącej wartości w walucie lokalnej (USD) (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 Łącznie remainingLifetimeUtilityBill
Ten kod w Pythonie zwraca tablicę annualUtilityBillEstimate dla każdego roku elementu 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
Oblicz łączny koszt energii elektrycznej bez instalacji fotowoltaicznej:
- Dla każdego roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej oblicz roczny koszt energii elektrycznej, którą gospodarstwo domowe będzie musiało zakupić, jeśli nie jest zainstalowana energia słoneczna. Użyj wartości monthlyBill. Dla każdego roku po pierwszym roku zastosuj do monthlyBill wartości costIncreaseFactor i discountRate.
- Dodaj sumy ze wszystkich lat.
W tabeli poniżej znajdziesz przykład obliczania łącznego kosztu energii elektrycznej bez paneli słonecznych. Każdy wiersz przedstawia koszt energii elektrycznej w ujęciu rocznym z wykorzystaniem tej samej liczby lat, co okres eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku rosnący koszt energii elektrycznej i stawka dyskontowa są stosowane wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to całkowity koszt energii elektrycznej bez instalacji fotowoltaicznej.
Rok Roczny rachunek za media w bieżącej wartości w walucie lokalnej 1 annualBill = monthlyBill x 12 2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate : : 20 annualBill = annualBill x 12 x annualBill / annualBill. Łącznie costOfElectricityWithoutSolar
Ten kod wykonuje powyższe obliczenia:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))
Oblicz koszt instalacji w przypadku każdej wielkości instalacji:
installationCost = localinstallCostModel(
installationSize)Dodaj zachęty pieniężne dostępne w danym miejscu zamieszkania.
Oblicz całkowite koszty instalacji fotowoltaicznych dla każdej wielkości instalacji:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - zachęty
Oblicz łączne oszczędności związane z instalacją paneli słonecznych dla każdej wielkości instalacji:
oszczędności = costOfElectricityWithoutSolar – totalCostWithSolar
Wybierz rozmiar instalacji, który zapewnia największe oszczędności.
Po zakończeniu obliczeń
Na podstawie podanych przez Ciebie informacji, informacji zwróconych przez interfejs Solar API i powyższych obliczeń możesz być w stanie zarekomendować rozmiary instalacji fotowoltaicznych, które zapewnią maksymalne oszczędności dla gospodarstw domowych w Twojej okolicy.
W rekomendacjach, które udostępniasz użytkownikowi, możesz też w obiekcie SolarPotential w polu solarPotential umieścić te informacje zwracane przez interfejs API:
- Ilość światła słonecznego, które dostaje do domu w ciągu roku, która jest zwracana w polu
maxSunshineHoursPerYearobiektuSolarPotential. - Ile metrów kwadratowych dachu można wykorzystać na potrzeby instalacji fotowoltaicznej. Wartość ta jest zwracana w polu
wholeRoofStatsobiektuSolarPotential. - Średni miesięczny rachunek za prąd w gospodarstwie domowym.