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 pour les 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:
- Combien d'énergie solaire la maison reçoit-elle chaque année ?
- Quel est l'espace dont dispose le toit pour une installation solaire
- Combien d'économies, en dollars américains, peut espérer sur la durée de vie d'un système solaire sur 20 ans ?
- Facture mensuelle moyenne d'électricité des foyers de votre région, que vous pouvez ajuster en fonction de votre situation
- 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, celles qu'elle fournit sont les mieux adaptées aux habitations ou aux petites structures commerciales. L'API Solar recommande des tailles d'installation solaire qui permettent de réaliser un maximum d'économies sans produire plus d'énergie en un an qu'un foyer ne peut en consommer en un an. 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 foyers américains ne bénéficient actuellement que de peu ou pas de bénéfices financiers en raison de la production d'énergie excédentaire. Sur les sites situés aux États-Unis où la comptabilisation nette est activée, les crédits générés par la production d'énergie excédentaire expirent généralement au fil du temps.
Valeurs requises pour l'analyse financière des zones géographiques aux États-Unis
Dans 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 dans une installation. Vous utilisez cette valeur pour calculer lainstallationSize.yearlyEnergyDcKwh:quantité d'énergie solaire qu'une mise en page capture au cours d'une année, en kWh CC, pour une valeurpanelsCountspécifique. Vous utilisez cette valeur pour calculer la production annuelle d'énergie solaire (CA) (initialAcKwhPerYear) de chaqueinstallationSize.
En outre, vous devez recueillir des valeurs spécifiques à l'emplacement pour les variables suivantes que vous utiliserez dans les calculs:
- billCostModel():modèle permettant de déterminer le coût, en devise locale, payé par un foyer pour utiliser un nombre donné de kWh. La quantité d'électricité facturée pour l'électricité peut varier d'un jour à l'autre ou d'une heure à l'autre, en fonction de facteurs tels que la demande, l'heure de la journée et la quantité d'électricité consommée par le foyer. Vous devrez peut-être estimer un coût moyen.
- costIncreaseFactor:l'API Solar utilise 1,022 (2,2 % d'augmentation annuelle) pour les emplacements aux États-Unis.
- dcToAcDerate:efficacité à laquelle un onduleur convertit l'électricité CC produite par les panneaux solaires en courant alternatif utilisé dans un foyer. L'API Solar utilise 85 % pour les États-Unis.
- discountRate:l'API Solar utilise 1,04 % (augmentation annuelle de quatre %) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- efficiencyDepreciationFactor:degré de baisse de l'efficacité des panneaux solaires chaque année. L'API Solar utilise une valeur de 0,995 (0,5 % de diminution annuelle) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- Avantages:incluez tous les avantages financiers offerts par les organismes gouvernementaux de votre région pour l'installation de panneaux solaires.
- installationCostModel():votre méthode d'estimation du coût d'installation de l'énergie solaire en devise locale pour un
installationSizedonné. Le modèle de coût tient généralement compte des coûts locaux de la main-d'œuvre et des matériaux pour uneinstallationSizedonnée. - installationLifeSpan:durée de vie prévue de l'installation solaire. L'API Solar utilise 20 ans d'utilisation. Ajustez cette valeur selon vos besoins en fonction de votre zone.
- kWhConsumptionModel():votre modèle permettant de déterminer la quantité d'énergie consommée par un ménage sur la base d'une facture mensuelle. Dans sa forme la plus simple, vous diviseriez la facture par le coût moyen d'un kWh dans la zone géographique du foyer.
- monthlyBill:facture d'électricité mensuelle moyenne d'un foyer donné.
- monthlyKWhEnergyConsumption:estimation de la quantité moyenne d'électricité consommée par un foyer à un emplacement donné en un mois, mesurée en KWh.
Ces valeurs et les informations fournies par la réponse de l'API vous permettent d'effectuer les calculs nécessaires pour recommander la meilleure valeur installationSize pour les emplacements non couverts par l'API Solar.
Comment ça marche ?
La facture d’électricité mensuelle moyenne est la clé du reste des calculs.
Dans un premier temps, l'API Solar base ses calculs sur un montant de facture mensuelle présélectionné. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un montant différent qui reflète plus précisément votre propre 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 consommé chaque mois par un ménage. Pour connaître le coût actuel de l'électricité aux États-Unis et déterminer les kWh à partir d'une facture mensuelle, l'API Solar fait référence à des 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, l'API Solar évalue une ou plusieurs tailles possibles d'installations solaires et recommande celle qui permet de réaliser le plus d'économies.
La taille d'une installation de panneaux solaires est mesurée par sa puissance électrique en kW. La puissance en kW dépend du nombre de panneaux solaires configurés et de la puissance électrique de chaque panneau, mesurée en watts.
La puissance électrique d'une installation diffère de la production énergétique de l'installation, qui est mesurée en kWh et varie. La puissance en kWh d'une installation dépend de facteurs tels que les suivants:
- L'heure de la journée
- La météo
- Orientation du panneau par rapport au soleil
- Les ombres projetées sur les panneaux par des objets situés à proximité
- Le potentiel solaire régional
- L'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 énergétique annuelle d'une installation solaire.
Pour déterminer la surface utilisable d'un toit et estimer la taille d'installation solaire qu'il peut accepter, l'API Solar utilise l'imagerie aérienne et la 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 en savoir plus sur ces termes, consultez la section "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 de l'électricité dans l'emplacement d'un ménage. Après avoir déterminé la consommation mensuelle d'électricité d'un foyer, nous calculons la consommation d'énergie annuelle en KWh à l'aide de la formule suivante:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
On suppose que la consommation d'énergie d'un foyer reste 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 annuelle d'énergie d'une installation solaire en tenant compte de facteurs tels que l'intensité de la lumière solaire, l'angle d'ensoleillement et le nombre d'heures d'ensoleillement utilisable dans une région chaque année.
Les installations solaires produisent de l'électricité à courant continu (CC), qui doit être convertie en électricité au courant alternatif (CA) par un onduleur avant de pouvoir l'utiliser dans votre maison. Une partie de l'électricité est perdue lors du processus de conversion, et l'efficacité de l'onduleur détermine les pertes.
L'efficacité du processus de conversion est appelée dégradation CC/CA. Pour tenir compte de la perte, l'API Solar multiplie la production annuelle de l'installation solaire par une dégradation DC/CA de 0,85. Le résultat est la production annuelle d'électricité CA, comme indiqué 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 de courant alternatif par 99,5 %, soit 0,995, chaque année sur la durée de vie estimée de 20 ans 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 |
Comme l'efficacité des panneaux solaires se dégrade à un rythme constant, il s'agit essentiellement d'une série géométrique où a = initialAcKwhPerYear et r =efficiencyDepreciationFactor. Nous pouvons utiliser une somme géométrique pour calculer la valeur LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))## 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 ménage. Dans ce cas, le foyer devra probablement payer une certaine quantité d'électricité chaque année, comme indiqué dans la formule suivante :
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Pour prendre en compte ce coût, l'API Solar applique un modèle de facture à la quantité estimée d'électricité, en kWh, dont le foyer aura besoin d'un fournisseur d'énergie tout au long de la durée de vie de l'installation solaire. La formule suivante illustre ce calcul:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Pour prendre en compte l'augmentation annuelle du coût de l'électricité, nous appliquons un facteur costIncreaseFactor de 2,2 %, soit 0,22 par an, pour les emplacements situés aux États-Unis:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
En raison de l'inflation, nous devons réduire la valeur de la devise dans nos estimations des coûts futurs. C'est pourquoi nous appliquons un taux de remise de 4 % à notre modèle pour les emplacements situés aux États-Unis:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
Le tableau suivant montre comment la facture annuelle de charge courante est calculée tout au long de la durée de vie d'une installation solaire. La valeur remainingLifetimeUtilityBill correspond à la somme totale des factures de charge courante pour chacune des 20 ans de durée de vie de l'installation solaire.
| Year | Facture annuelle de charge courante dans la devise locale actuelle (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 (Une année, de l'année) |
Le coût de l'électricité sans l'énergie solaire
Pour calculer les économies qu'un ménage peut économiser en installant des panneaux solaires, nous devons également calculer le montant que le ménage pourrait payer s'il n'en installait pas.
Nous devons à nouveau tenir compte de l'augmentation du coût de l'électricité et de l'inflation en appliquant au calcul le costIncreaseFactor de 1,022 et le discountRate de 1,04, comme nous l'avons fait pour calculer le coût de l'électricité avec l'énergie solaire.
Le tableau suivant montre comment la facture annuelle sans énergie solaire est calculée sur la durée de vie d'une installation solaire. Le costOfElectricityWithoutSolar correspond à la somme totale des factures de services publics sur la même période de 20 ans que celle utilisée pour le coût de l'électricité avec l'énergie solaire.
| Year | Facture annuelle d'électricité (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 comme suit : costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthlyBill. |
Coût de l'installation de panneaux solaires
L'API Solar inclut le coût d'installation de la configuration solaire recommandée dans les estimations qu'elle fournit. Pour estimer le coût d'une installation, l'API Solar utilise un modèle de coût 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 se présentent souvent sous la forme d'avoirs d'impôt. En fonction de l'emplacement d'un foyer, l'API Solar soustrait toutes les incitations actuellement disponibles pour le foyer de l'estimation du coût total.
Le coût total avec l'installation de panneaux solaires
L'API Solar calcule le coût total sur 20 ans d'une configuration solaire à l'aide de la formule suivante:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Les économies totales
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 d'économiser le plus possible pour le foyer. Le montant des économies estimées est renvoyé avec la recommandation.