Ce document explique comment l'API Solar calcule les différentes valeurs qu'elle utilise pour recommander l'installation de panneaux solaires et pour estimer les coûts et les économies des adresses aux États-Unis.
Si vous saisissez l'adresse d'une résidence dans une région couverte des États-Unis, l'API Solar affiche les estimations suivantes:
- L'ensoleillement annuel de la maison
- Quelle est la surface dont dispose le toit pour une installation solaire ?
- Les économies en dollars que le logement peut espérer réaliser sur les 20 ans de vie d'un système solaire
- la facture d'électricité mensuelle moyenne des logements de votre région, que vous pouvez ajuster en fonction de votre
- Taille recommandée, mesurée en kilowatts (kW), pour un système solaire installé dans la maison
Bien que l'API Solar fournisse des estimations pour toute structure pour laquelle elle dispose de données, les estimations qu'elle fournit sont mieux adaptées aux résidences ou aux petites structures commerciales. L'API Solar recommande des tailles d'installation solaire qui maximisent les économies sans produire plus d'énergie en un an que ce qu'un foyer peut consommer. L'API Solar ne calcule pas les valeurs liées à la production d'énergie excédentaire.
Les tailles d'installation recommandées sont limitées à la consommation d'énergie annuelle pour plusieurs raisons, mais principalement parce que les ménages américains tirent actuellement peu ou pas de bénéfices financiers de la production d'énergie excédentaire. Dans les emplacements américains disposant d'un compteur net, les crédits obtenus pour la production excédentaire d'énergie expirent généralement au fil du temps.
Valeurs requises pour l'analyse financière des établissements situés aux États-Unis
Pour chaque instance SolarPanelConfig de la réponse de l'API, vous avez besoin de deux valeurs pour effectuer l'analyse financière de cette instance:
panelsCount:nombre de panneaux solaires installés dans une installation. Vous utilisez cette valeur dans le calcul deinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh:quantité d'énergie solaire qu'une configuration capture au cours d'une année, en kWh (DC), en fonction d'unpanelsCountspécifique. Vous utilisez cette valeur dans votre calcul de la production annuelle d'énergie solaire pour la climatisation (initialAcKwhPerYear) de chaqueinstallationSize.
En outre, vous devez collecter des valeurs spécifiques aux lieux pour les variables suivantes, que vous utiliserez dans les calculs:
- billCostModel():votre modèle permettant de déterminer le coût, en devise locale, payé par un foyer pour l'utilisation d'un nombre donné de kWh. Les frais d'électricité varient d'un jour à l'autre, ou d'une heure à l'autre, en fonction de la demande, de l'heure de la journée et de la consommation électrique du foyer. Vous devrez peut-être estimer un coût moyen.
- costIncreaseFactor:l'API Solar utilise 1,022 (augmentation de 2,2 % par an) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- dcToAcDerate:efficacité avec laquelle un onduleur convertit le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif utilisé dans un foyer. L'API Solar utilise 85 % pour les zones géographiques situées aux États-Unis.
- discountRate:l'API Solar utilise la valeur 1,04 (augmentation annuelle de 4 %) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- efficiencyDepreciationFactor:degré de baisse de l'efficacité des panneaux solaires chaque année. L'API Solar utilise 0,995 (baisse annuelle de 0,5 %) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- Incitations:incluez toutes les incitations monétaires proposées par les organismes gouvernementaux de votre région pour installer des panneaux solaires.
- installationCostModel():méthode permettant d'estimer le coût de l'installation d'installations solaires en devise locale pour une valeur
installationSizedonnée. Le modèle de coût tient généralement compte des coûts locaux de main-d'œuvre et de matériaux pour uninstallationSizedonné. - installationLifeSpan:durée de vie prévue de l'installation solaire. L'API Solar utilise 20 ans. Ajustez cette valeur selon vos besoins.
- kWhConsumptionModel():votre modèle permettant de déterminer la consommation d'énergie d'un foyer sur la base d'une facture mensuelle. Dans sa forme la plus simple, vous divisez la facture par le coût moyen d'un kWh à l'emplacement du foyer.
- monthlyBill:facture d'électricité mensuelle moyenne pour un foyer concerné.
- monthlyKWhEnergyConsumption:estimation de la quantité moyenne d'électricité consommée par le foyer à un emplacement donné en un mois, mesurée en kWh.
Avec ces valeurs et les informations fournies par la réponse de l'API, vous pouvez effectuer les calculs nécessaires afin de recommander la meilleure installationSize pour les lieux non couverts par l'API Solar.
Fonctionnement
La facture d'électricité moyenne mensuelle est essentielle pour le reste des calculs.
L'API Solar base initialement ses calculs sur un montant de facture mensuel présélectionné. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un montant différent qui reflète plus précisément votre facture mensuelle moyenne.
En connaissant le montant d'une facture mensuelle et le coût actuel de l'électricité dans un emplacement donné, l'API Solar peut estimer le nombre de kilowattheures (kWh) d'électricité consommés par un foyer chaque mois. Pour le coût actuel de l'électricité aux États-Unis et pour déterminer les kWh d'une facture mensuelle, l'API Solar fait référence aux bases de données gérées par Clean Power Research.
En se basant sur le nombre de kWh consommés par un foyer, la surface utilisable du toit d'une maison et le potentiel solaire de l'emplacement du logement, l'API Solar évalue une ou plusieurs tailles d'installation solaire possibles et recommande la taille qui permet d'économiser le plus d'énergie.
La taille d'une installation de panneaux solaires est mesurée par sa puissance en kW. La valeur nominale en kW dépend du nombre de panneaux solaires présents dans la configuration et de la puissance nominale, mesurée en watts, de chaque panneau.
La puissance énergétique en kW d'une installation est différente de sa production d'énergie, qui est mesurée en kWh et est variable. La production en kWh d'une installation dépend de facteurs tels que les suivants:
- L'heure de la journée
- Météo
- Orientation du panneau par rapport au soleil
- Toutes les ombres projetées sur les panneaux par des objets situés à proximité
- Le potentiel solaire de la région
- Ancienneté de l'installation
L'API Solar inclut des facteurs tels que le potentiel solaire régional et l'âge de l'installation dans son estimation de la production annuelle d'énergie d'une installation solaire.
Pour déterminer la surface utilisable d'un toit et estimer la taille de l'installation solaire qu'elle peut accepter, l'API Solar utilise des images aériennes et une modélisation 3D avancée.
Explication détaillée des valeurs et des calculs
Les sections suivantes expliquent comment l'API Solar calcule les coûts, les économies et la taille des installations solaires pour une structure donnée aux États-Unis.
Les explications des calculs utilisent des termes pour représenter les valeurs dans les calculs. Pour obtenir une explication des termes, consultez la définition des termes utilisés dans nos calculs.
Consommation annuelle d'énergie des foyers
Comme indiqué précédemment, l'API Solar détermine la consommation mensuelle d'électricité en fonction du montant de la facture mensuelle et du coût d'électricité du foyer. Après avoir déterminé la consommation mensuelle d'électricité d'un foyer, nous calculons la consommation annuelle d'énergie en KWh à l'aide de la formule suivante:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
La consommation d'énergie d'un foyer est supposée rester la même d'une année sur l'autre tout au long de la durée de vie d'une installation solaire. L'API Solar suppose que la durée de vie d'une installation solaire est de 20 ans.
Production annuelle d'énergie solaire
L'API Solar estime la production énergétique annuelle d'une installation solaire en tenant compte de facteurs tels que l'intensité de la lumière du soleil, l'angle d'ensoleillement et le nombre d'heures d'ensoleillement utilisable d'une région chaque année.
Les installations solaires produisent de l'électricité à courant continu (CC), qui doit être convertie en courant alternatif (CA) par un onduleur pour que vous puissiez l'utiliser dans votre maison. Une partie de l'électricité est perdue au cours du processus de conversion, et l'efficacité de l'onduleur en détermine la quantité.
L'efficacité du processus de conversion est appelée réduction du courant continu vers le courant alternatif. Pour prendre en compte la perte, l'API Solar multiplie la production annuelle de l'installation solaire par un taux DC à CA de 0,85. Le résultat est la production annuelle d'électricité en courant alternatif, comme illustré dans la formule suivante:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
La quantité d'énergie produite par une installation diminue d'environ 0,5 % chaque année tout au long de sa durée de vie. Pour tenir compte de cela, après la première année, l'API Solar multiplie la production annuelle CA d'une installation par 99,5 % ou 0,995, chaque année sur les 20 ans de durée de vie estimée de l'installation. Ceci est illustré dans le tableau suivant.
| Year | Production annuelle d'énergie solaire (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0,99519 |
Étant donné que l'efficacité des panneaux solaires se dégrade à un rythme constant, il s'agit essentiellement d'une série géométrique dans laquelle a = initialAcKwhPerYear et r =efficiencyDepreciationFactor. Nous pouvons utiliser une somme géométrique pour calculer la LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Le coût de l'électricité avec l'énergie solaire
Si la taille d'une installation est limitée par la taille du toit ou d'autres facteurs, l'installation solaire peut produire moins d'électricité que la consommation d'un foyer. Dans ce cas, le foyer devra probablement payer chaque année une certaine quantité d'électricité à un fournisseur d'énergie, comme illustré dans la formule suivante:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Pour tenir compte de ce coût, l'API Solar applique un modèle de coût de la facture à la quantité estimée d'électricité, en kWh, que le foyer aura besoin d'un fournisseur d'énergie pendant toute la durée de vie de l'installation solaire. La formule suivante illustre ce calcul:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Pour tenir compte de l'augmentation annuelle du coût de l'électricité, nous appliquons un costIncreaseFactor de 2,2 % (ou 0, 22) par an pour les emplacements situés aux États-Unis:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
En raison de l'inflation, nous devons écarter la valeur de la devise dans nos estimations des coûts futurs. Pour tenir compte de cela, nous appliquons un taux de remise de 4 % à notre modèle pour les zones géographiques situées aux États-Unis:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
Le tableau suivant montre comment la facture annuelle des services publics est calculée pour la durée de vie d'une installation solaire. La facture remainingLifetimeUtilityBill correspond à la somme totale des factures d'électricité pour chacune des 20 années de vie de l'installation solaire.
| Year | Facture d'eau, d'électricité ou de gaz annuelle en devise locale (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0,995) x 1,022 / 1,04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0,99519) x 1,02219 / 1,0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| Total | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + .... + annualUtilityBillEstimateYear20 |
Le coût de l'électricité sans solaire
Pour calculer les économies qu'un ménage pourrait économiser s'il installe des panneaux solaires, nous devons également calculer ce que le ménage pourrait payer s'il ne le fait pas.
Nous devons encore une fois tenir compte de l'augmentation du coût de l'électricité et de l'inflation en appliquant au calcul les valeurs costIncreaseFactor de 1,022 et costIncreaseFactor de 1,04, comme nous l'avons fait pour calculer le coût de l'électricité à l'énergie solaire.
Le tableau suivant montre comment la facture annuelle des services publics sans énergie solaire est calculée pour la durée de vie d'une installation solaire. Le costOfElectricityWithoutSolar correspond à la somme totale des factures d'électricité sur une même période de 20 ans que nous avons utilisée pour le coût de l'électricité solaire.
| Year | Facture annuelle de charge courante (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1,022 / 1,04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1,02219 / 1,0419 |
| Total | Somme de toutes les factures annuelles, qui peut également être exprimée ainsi : costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthlyBill |
Le coût de l'installation de panneaux solaires
L'API Solar inclut le coût d'installation de la configuration solaire recommandée dans ses estimations. Pour estimer le coût d'une installation, l'API Solar utilise un modèle de coût d'installation localisé et la taille de l'installation.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Avantages
Les organismes gouvernementaux peuvent proposer des incitations pour l'installation de panneaux solaires. Ces avantages prennent souvent la forme de crédits d'impôt. En fonction de l'emplacement d'un foyer, l'API Solar soustrait tous les avantages actuellement disponibles pour le foyer de l'estimation du coût total.
Le coût total de l'installation de panneaux solaires
L'API Solar utilise la formule suivante pour calculer le coût total d'une configuration solaire sur 20 ans:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Le total des économies
L'API Solar calcule les économies réalisées par le foyer à l'aide de la formule suivante:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
L'API Solar effectue les calculs ci-dessus pour chaque taille d'installation possible, puis recommande la taille d'installation qui permet de réaliser les économies maximales pour le foyer. Le montant des économies estimées est renvoyé avec la recommandation.