Oblicz koszty i oszczędności energii słonecznej w lokalizacjach poza Stanami Zjednoczonymi

Z tej sekcji dowiesz się, jak przeprowadzić obliczenia, które pozwolą Ci określić najlepszą konfigurację instalacji fotowoltaicznej dla gospodarstw domowych poza Stanami Zjednoczonymi. Aby obliczyć rekomendacje, musisz oszacować koszty instalacji paneli słonecznych i oszczędności, jakie przynoszą, korzystając z danych z odpowiedzi interfejsu Solar API.

W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs API dotyczące energii słonecznej zwraca instancję obiektu FinancialAnalysis dla każdego rozmiaru rachunku za prąd w danym miejscu docelowym. W takich przypadkach informacje te służą do określenia rachunku, zużycia energii i ostatecznie oszczędności związanych z każdą wielkością instalacji fotowoltaicznej.

W przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi odpowiedź interfejsu API nie zawiera instancji FinancialAnalysis, więc przed rekomendacją najlepszej konfiguracji musisz samodzielnie obliczyć koszt i oszczędności dla każdej konfiguracji instalacji fotowoltaicznej. Aby wykonać te obliczenia, musisz zebrać dane dotyczące lokalizacji i postępować zgodnie z instrukcjami podanymi w tym dokumencie.

Możesz modelować swoje obliczenia na podstawie obliczeń, których używa interfejs Solar API w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Wyjaśnienie tych obliczeń znajdziesz w artykule Obliczanie oszczędności (USA).

Konfiguracje paneli słonecznych

W przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi informacje o każdej konfiguracji paneli słonecznych, których potrzebujesz do analizy finansowej, znajdują się w polu SolarPanelConfig. Liczba zwracanych instancji SolarPanelConfig zależy od rozmiaru dachu lokalizacji wejściowej. Do obliczeń potrzebujesz wartości z tych 2 pol:

Ten przykład pokazuje jeden przypadek wystąpienia 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 słonecznych installationSize odnosi się do mocy wyjściowej w kW, a nie do powierzchni czy liczby paneli i jest zdefiniowana jako:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Dostosowywanie szacunków produkcji energii dla różnych ocen paneli

Do obliczenia wartości yearlyEnergyDcKwh interfejs API paneli słonecznych używa mocy w polu panelCapacityWatts, która wynosi obecnie 250 W.

Jeśli w obliczeniach musisz użyć innej mocy panelu, a wymiary paneli są mniej więcej takie same jak wartości w polach panelHeightMeters i panelWidthMeters, możesz dostosować obliczenia, mnożąc wartość zwróconą przez interfejs API w polu yearlyEnergyDcKwh przez stosunek mocy do wartości w polu panelCapacityWatts.

Jeśli na przykład moc paneli wynosi 400 W, a panelCapacityWatts wynosi 250 W, pomnóż wartość yearlyEnergyDcKwh, którą interfejs API oblicza za pomocą panelCapacityWatts, przez współczynnik 400/250, czyli 1,6. Jeśli moc panelu wynosi 200 W, pomnóż yearlyEnergyDcKwh przez 200/250, czyli 0,8.

Nadwyżna produkcja energii

Obliczanie nadwyżki energii, którą może wyprodukować instalacja słoneczna, wykracza poza zakres obliczeń interfejsu Solar API. Jeśli interfejs Solar API zwróci dla danego gospodarstwa domowego kilka możliwych instancji SolarPanelConfig, nie uwzględni on wyników ani konfiguracji, które wytwarzają więcej energii niż zakładane średnie zużycie energii w gospodarstwie domowym w Stanach Zjednoczonych w ramach FinancialAnalysis.

Możesz jednak mieć powody, dla których chcesz uwzględnić w rekomendacjach instalacje, które zużywają nadmierną ilość energii. Możesz na przykład zrównoważyć stopniowy spadek efektywności panelu (efficiencyDepreciationFactor) przez umożliwienie nadmiernej produkcji w pierwszej części okresu użytkowania instalacji. Więcej informacji znajdziesz w artykule Wymagania dotyczące wartości do analizy finansowej.

Jeśli z jakiegokolwiek powodu uwzględnisz w obliczeniach instalacje słoneczne, które wytwarzają nadwyżki energii elektrycznej, pamiętaj, że opisane tutaj obliczenia nie obejmują tego scenariusza.

Wymagane wartości do analizy finansowej w przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi

Aby przeprowadzić analizę finansową danej instancji SolarPanelConfig w odpowiedzi interfejsu API, musisz użyć 2 wartości:

  • panelsCount: liczba paneli słonecznych w instalacji. Używasz tej wartości do obliczenia installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: ilość energii słonecznej, jaką układ może pozyskać w ciągu roku, w kWh prądu stałego, dla określonego panelsCount. Używasz tej wartości do obliczenia energii słonecznej, która może być wykorzystana jako energia elektryczna przemienna w gospodarstwie domowym (initialAcKwhPerYear) w każdym installationSize, biorąc pod uwagę wszelkie straty energii podczas konwersji z prądu stałego na prąd przemienny.

Dodatkowo musisz zebrać wartości tych zmiennych, które będą używane w obliczeniach:

  • billCostModel(): Twój model określania kosztu w lokalnej walucie, jaki płaci gospodarstwo domowe za zużycie określonej liczby kWh. Stawka za energię elektryczną może się zmieniać z dnia na dzień lub z godziny na godzinę w zależności od takich czynników jak popyt, pora dnia i ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe. Możesz potrzebować oszacowania średniego kosztu.
  • costIncreaseFactor: współczynnik, o który rośnie koszt energii elektrycznej każdego roku. Interfejs Solar API używa wartości 1,022 (wzrost o 2,2% rocznie) w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość do potrzeb swojego regionu.
  • dcToAcDerate: wydajność, z jaką falownik przekształca prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne w prąd przemienny używany w gospodarstwie domowym. Interfejs API Solar używa wartości 85% w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość do potrzeb swojego regionu.
  • discountRate: interfejs API Solar używa wartości 1,04 (wzrost o 4% rocznie) w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość do potrzeb swojego regionu.
  • efficiencyDepreciationFactor: o ile wydajność paneli słonecznych maleje każdego roku. Interfejs Solar API używa wartości 0,995 (0,5% spadek rocznie) w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych. Dostosuj tę wartość w sposób odpowiedni dla Twojego regionu.
  • incentives: uwzględnij wszelkie zachęty finansowe do instalowania paneli słonecznych oferowane przez instytucje państwowe w Twojej okolicy.
  • installationCostModel(): Twoja metoda szacowania kosztu instalacji fotowoltaicznej w lokalnej walucie dla danego installationSize. Model kosztów uwzględnia zwykle koszty lokalne związane z pracownikami i materiałami w przypadku danego installationSize.
  • installationLifeSpan: oczekiwany okres eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Interfejs Solar API używa 20 lat. Dostosuj tę wartość w sposób odpowiedni dla Twojego regionu.
  • kWhConsumptionModel(): Twój model określający ilość energii zużywanej przez gospodarstwo domowe na podstawie miesięcznego rachunku. W najprostszej formie podzielisz rachunek przez średni koszt 1 kWh w miejscu zamieszkania.
  • monthlyBill: średni miesięczny rachunek za prąd w domu badanego.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: szacunkowa średnia ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w danej lokalizacji w ciągu miesiąca, wyrażona w kWh;

Dzięki tym wartościom i informacjom zawartym w odpowiedzi interfejsu API możesz wykonać obliczenia niezbędne do polecenia najlepszej installationSize w przypadku lokalizacji, które nie są objęte interfejsem Solar API.

Etapy obliczeń

Podane niżej czynności są oparte na metodzie interfejsu Solar API. Możesz potrzebować dostosowania metody na podstawie informacji dostępnych w przypadku Twojej lokalizacji.

  1. Oblicz roczne zużycie energii w domu w miejscu podania danych wejściowych:

    1. Oszacuj lub poproś o miesięczny rachunek dla gospodarstwa domowego.
    2. Oblicz monthlyKWhEnergyConsumption na podstawie miesięcznego rachunku. (jeśli znasz wartość monthlyKWhEnergyConsumption, możesz pominąć ten krok). Przykład:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Oblicz annualKWhEnergyConsumption, mnożąc monthlyKWhEnergyConsumption przez 12:

    roczne zużycie energii w kWh = miesięczne zużycie energii w kWh × 12

  2. Uzyskiwanie odpowiedzi interfejsu API dla docelowego gospodarstwa domowego:

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

    Odpowiedź zawiera informacje o dostępnym nasłonecznieniu, dostępnej powierzchni dachu i co najmniej jednej możliwej konfiguracji paneli słonecznych.

  3. Oblicz roczne wytwarzanie energii elektrycznej z energii słonecznej dla każdego installationSize, który interfejs API proponuje, mnożąc wartość yearlyEnergyDcKwh podawaną przez interfejs API w każdym wystąpieniu SolarPanelConfig przez lokalną wartość dcToAcDerate:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. Opcjonalnie możesz pominąć instancje SolarPanelConfig, które zużywają więcej energii niż gospodarstwo domowe rocznie (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Obliczanie produkcji energii słonecznej w ciągu całego okresu użytkowania (LifetimeProductionAcKwh) w przypadku każdego z zwróconych wyników installationSize:

    1. W przypadku każdego roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej obliczyć ilość energii, jaką instalacja będzie produkować rocznie, stosując efficiencyDepreciationFactor wykładniczo w przypadku każdego roku po pierwszym.
    2. Dodaj sumy dla wszystkich lat.

    W tabeli poniżej znajdziesz przykładowy sposób obliczania produkcji energii w całym okresie eksploatacji przy założeniu, że installationLifeSpan wynosi 20 lat. Każdy wiersz reprezentuje rok produkcji. Po pierwszym roku spadek efektywności jest stosowany w sposób wykładniczy. Na koniec suma wszystkich wierszy to cała energia wyprodukowana przez instalację fotowoltaiczną w ciągu jej życia.

    Rok Roczna produkcja energii słonecznej (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    Łącznie LifetimeProductionAcKwh

Ponieważ wydajność paneli słonecznych spada w stałym tempie, jest to zasadniczo seria geometryczna, w której a = początkowa wartość acKwhPerYear, a r = współczynnik spadku wydajności. Możemy użyć sumy geometrycznej do obliczenia LifetimeProductionAcKwh:

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

Podany niżej kod w Pythonie oblicza sumę geometryczną:

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

  1. Dla każdego z zwróconych installationSize oblicz koszt zużycia energii przez cały okres użytkowania, jeśli installationSize jest zainstalowany:

    1. Dla każdego roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej obliczyć koszt energii elektrycznej, którą gospodarstwo domowe będzie musiało zakupić co roku, aby pokryć zużycie energii, której nie zaspokaja energia słoneczna. Użyj wcześniej obliczonych wartości annualKWhEnergyConsumption i initialAcKwhPerYear. W każdym roku po pierwszym zastosuj wartości efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor i discountRate.
    2. Dodaj sumy dla wszystkich lat.

    Poniższa tabela pokazuje przykładowy sposób obliczania kosztu energii elektrycznej w ciągu całego okresu użytkowania. Każdy wiersz odpowiada kosztowi energii elektrycznej za rok użytkowania instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku zarówno zwiększony koszt energii, jak i stopa rabatu są stosowane w sposób wykładniczy. Łączna suma wszystkich wierszy to łączny koszt energii elektrycznej w przypadku instalacji fotowoltaicznej.

    Rok Roczny rachunek za media w lokalnej walucie (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
    Łącznie remainingLifetimeUtilityBill

Poniższy kod Pythona zwraca tablicę annualUtilityBillEstimate dla każdego roku w ramach 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. Oblicz koszt energii elektrycznej w ciągu całego okresu użytkowania, jeśli instalacja fotowoltaiczna nie jest zainstalowana:

    1. Dla każdego roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej obliczyć koszt energii elektrycznej, którą gospodarstwo domowe będzie musiało kupować co roku, jeśli nie zainstaluje instalacji fotowoltaicznej. Użyj wartości monthlyBill. W każdym roku po pierwszym roku zastosuj wartości costIncreaseFactor i discountRate do wartości monthlyBill.
    2. Dodaj sumy dla wszystkich lat.

    W tabeli poniżej znajdziesz przykład obliczenia kosztu energii elektrycznej przez cały okres użytkowania bez uwzględnienia energii słonecznej. Każdy wiersz przedstawia koszt energii elektrycznej na rok w ciągu takiej samej liczby lat, jaką wynosi żywotność instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku zarówno zwiększony koszt energii, jak i stopa rabatu są stosowane wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to koszt energii elektrycznej przez cały okres użytkowania bez instalacji paneli słonecznych.

    Rok roczny rachunek za media w obecnej wartości w walucie lokalnej.
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Łącznie costOfElectricityWithoutSolar

Poniższy kod wykonuje powyższe obliczenia:

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

  1. Oblicz koszt instalacji dla każdego rozmiaru instalacji:

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Dodaj wszystkie zachęty finansowe, które są dostępne w miejscu zamieszkania.

  3. W przypadku każdego rozmiaru instalacji oblicz łączne koszty związane z instalacją fotowoltaiczną:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. W przypadku każdego rozmiaru instalacji oblicz łączne oszczędności związane z instalacją paneli słonecznych:

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Wybierz rozmiar instalacji, który zapewnia największe oszczędności.

Po zakończeniu obliczeń

Na podstawie informacji podanych przez Ciebie, informacji zwróconych przez interfejs API Solar oraz obliczeń wymienionych powyżej powinieneś/powinnaś mieć możliwość polecania rozmiarów instalacji fotowoltaicznych, które zapewniają maksymalne oszczędności dla gospodarstw domowych w Twojej okolicy.

W rekomendacjach wyświetlanych użytkownikowi możesz też uwzględnić te informacje zwracane przez interfejs API w obiekcie SolarPotential w polu solarPotential:

  • Ilość użytecznego światła słonecznego, jaką dom otrzymuje w ciągu roku. Jest ona zwracana w polu maxSunshineHoursPerYear obiektu SolarPotential.
  • Ile stóp kwadratowych dachu można wykorzystać na instalację fotowoltaiczną, która jest zwracana w polu wholeRoofStats obiektu SolarPotential.
  • średni miesięczny rachunek za prąd dla gospodarstwa domowego.
Wstecz
Obliczanie kosztów i oszczędności (tylko Stany Zjednoczone)
Dalej
Oblicz koszty i oszczędności w TypeScript