חישוב העלויות והחיסכון של אנרגיה סולארית במיקומים מחוץ לארה"ב

בקטע הזה נסביר איך לבצע את החישובים שמאפשרים לכם לקבוע התצורה הסולארית הטובה ביותר למשקי בית שנמצאים במיקומים מחוץ לארה"ב. כדי לחשב את ההמלצות, צריך ליצור מודל של העלויות של התקנת פאנלים סולאריים והחיסכון שהם מספקים, על סמך הנתונים בתגובה של Solar API.

במיקומים בארה"ב, Solar API מחזיר מופע של אובייקט FinancialAnalysis לכל גודל חשבון חשמל עבור מיקום הקלט. במקרים כאלה, צריך להשתמש במידע כדי לקבוע את החיוב, האנרגיה בצריכת אנרגיה סולארית, ובסופו של דבר את החיסכון שמשויך לכל גודל ההתקנה.

במיקומים מחוץ לארה"ב, תגובת ה-API לא כוללת את הניתוח FinancialAnalysis לכן צריך לחשב את העלות ואת החיסכון של כל אנרגיה סולארית מומלץ להגדיר את ההגדרות האישיות שלכם לפני שתוכלו להמליץ על ההגדרה הטובה ביותר. כדי לבצע את החישובים, צריך לאסוף נתונים ספציפיים למיקום ולפעול לפי ההנחיות במסמך הזה.

אפשר ליצור מודל של החישובים על סמך החישובים של Solar API משמש למיקומים בארה"ב. להסבר על החישובים האלו, ראו חישוב חיסכון בעלויות (ארה"ב).

הגדרות לוחות סולאריים

במיקומים מחוץ לארה"ב, המידע על כל הגדרה של לוח סולארי הדרושים לניתוח פיננסי מפורט בשדה SolarPanelConfig. מספר המכונות של SolarPanelConfig שהוחזרו תלוי בגג הגודל של מיקום הקלט. לצורך החישובים, צריך את הערכים מה שני השדות הבאים:

• panelsCount: מספר החלוניות שבהן נעשה שימוש בתצורה הזו.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית, בקוט"ש חשמל DC, שהתצורה הזו תפיק במהלך שנה, בהינתן הלוח גודל המוגדר על ידי השדות הבאים באובייקט SolarPotential:
  • panelHeightMeters: גובה הלוח במטרים.
  • panelWidthMeters: רוחב הלוח במטרים.
  • panelCapacityWatts: דירוג הספק של הפאנל בוואטים.

בדוגמה הבאה מוצגת מופע אחד של האובייקט SolarPanelConfig בשדה solarPanelConfigs בתשובה לבקשה:

  "solarPanelConfigs": [
      {
        "panelsCount": 4,
        "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
        "roofSegmentSummaries": [
          {
            "pitchDegrees": 16.253168,
            "azimuthDegrees": 169.41516,
            "panelsCount": 4,
            "yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
          }
        ]
      }
  ]

במערכות סולאריות, הערך של installationSize מתייחס לפלט בקילוואט ולא לאזור או למספר הלוחות, והוא מוגדר באופן הבא:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

התאמה של אומדני הפקת האנרגיה לפי דירוגים שונים של פאנל

כדי לחשב את הערך של yearlyEnergyDcKwh, ה-Solar API משתמש בדירוג ההספק בשדה panelCapacityWatts, שהוא כרגע 250W.

אם אתם צריכים להשתמש בדירוג הספק שונה של הפאנלים בחישובים, והמידות של הפאנלים דומות בערך לערכי השדות panelHeightMeters ו-panelWidthMeters, תוכלו לשנות את החישובים על ידי הכפלת הערך שה-API מחזיר בשדה yearlyEnergyDcKwh ביחס בין דירוג הספק לערך בשדה panelCapacityWatts.

לדוגמה, אם דירוג ההספק של הלוחות הוא 400W ו-panelCapacityWatts הוא 250W, ומכפילים את הערך של yearlyEnergyDcKwh, שחושב לפי ה-API באמצעות panelCapacityWatts, לפי פקטור של 400/250, או 1.6. אם הספק של הפאנל הוא 200W, מכפילים את yearlyEnergyDcKwh ב-200/250, או ב-0.8.

ייצור עודף של אנרגיה

התייחסות לאנרגיה עודפת שעלולה לייצר מהתקנה סולארית לא נכלל בחישובי Solar API. למעשה, אם Solar API מחזיר כמה מופעי SolarPanelConfig אפשריים עבור בשימוש ביתי, ממשק ה-API סולר לא מביא בחשבון תוצאות או הגדרות שמפיקות יותר חשמל בהשוואה לצריכה המשוערת הממוצעת של משקי הבית בארה"ב FinancialAnalysis.

עם זאת, יכולות להיות סיבות לכך שתרצו לכלול בהמלצות שלכם התקנות שמניבות עודף חשמל. לדוגמה, ייתכן שתרצו לקזז את ירידה הדרגתית ביעילות הפאנל (efficiencyDepreciationFactor) לפי באופן שמאפשר ייצור עודף בחלק הראשון של חיי ההתקנה. למידע נוסף, ראו ערכים נדרשים לניתוח פיננסי.

מה תהיה הסיבה לכך, אם כללתם מערכות סולאריות שמפיקות עודפים החשמל בחישובים שלכם, רק שימו לב שהחישובים שמוסבר כאן אנחנו לא כוללים את התרחיש הזה.

ערכים נדרשים לניתוח פיננסי במיקומים שאינם בארה"ב

מכל מופע של SolarPanelConfig בתשובת ה-API, צריך שני ערכים כדי לבצע את הניתוח הפיננסי של המופע:

• panelsCount: מספר הלוחות הסולאריים בהתקנה. אתם משתמשים את הערך הזה בחישוב של installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית שפריסת מסוימת קולטת במהלך שנה, בקילוואט-שעה של חשמל ישר (DC), בהתאם ל-panelsCount ספציפי. אתם משתמשים בערך הזה בחישוב של אנרגיה סולארית שניתן להשתמש בה חשמל AC במשק בית (initialAcKwhPerYear) של כל אחד installationSize, תוך התייחסות לכל אובדן אנרגיה במהלך המרה מ-DC ל-AC.

בנוסף, צריך לאסוף ערכים ספציפיים למיקום של המשתנים הבאים, שבהם תשתמשו בחישובים:

• billCostModel()‎: המודל שלכם לקביעת העלות, במטבע המקומי, שמשלמת משפחה על שימוש במספר נתון של קילוואט-שעה. סכום החיוב על חשמל יכול להשתנות מיום ליום או משעה לשעה, בהתאם לגורמים כמו הביקוש, השעה ביום וכמות החשמל שהבית צורך. יכול להיות שתצטרכו להעריך עלות ממוצעת.
• costIncreaseFactor: הפקטור שבו עלות החשמל עולה מדי שנה. ב-Soar API נעשה שימוש ב- 1.022 (2.2% מדי שנה עלייה) במיקומים בארה"ב. משנים את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• dcToAcDerate: היעילות שבה הממיר ממיר את החשמל במתח ישר (DC) שנוצר על ידי הפאנלים הסולאריים לחשמל במתח חילופי (AC) שמשמש ביתי. ב-Solar API נעשה שימוש ב-85% מהמיקומים בארה"ב. משנים את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
• discountRate: ב-Solar API נעשה שימוש בערך 1.04 (עלייה שנתית של 4%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך לפי הצורך באזור שלכם.
• efficiencyDepreciationFactor: מידת היעילות של האנרגיה הסולארית היא נסגרת מדי שנה. ב-Solar API נעשה שימוש ב-0.995 (ירידה שנתית של 0.5%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך אזור.
• תמריצים: צריך לכלול תמריצים כספיים להתקנת לוחות סולאריים שניתנו על ידי ישויות ממשלתיות באזור שלך.
• installationCostModel()‎: השיטה שלכם להערכת העלות של התקנת אנרגיה סולארית במטבע המקומי עבור installationSize נתון. בדרך כלל, מודל העלות כולל את עלויות העבודה והחומרים המקומיים ל-installationSize נתון.
• installationLifeSpan: משך החיים הצפוי של ההתקנה הסולארית. ב-Solar API נעשה שימוש במשך 20 שנה. משנים את הערך הזה לפי הצורך לאזור שלכם.
• kWhConsumptionModel(): המודל שקובע את כמות האנרגיה צריכה לפי חשבון חודשי. בצורתו הפשוטה ביותר, מחלקים את החשבון בעלות הממוצעת של קוט"ש במיקום של הבית.
• monthlyBill: חשבון החשמל החודשי הממוצע של נושא מסוים בבית.
• monthlyKWhEnergyConsumption: הערכה לסכום הממוצע של החשמל הביתי במקום נתון צורך בחודש, לפי בקוט"ש.

באמצעות הערכים האלה והמידע שסופק על ידי תגובת ה-API, אתם יכולים: לבצע את החישובים הדרושים כדי להמליץ על ה-installationSize הטוב ביותר, מיקומים שלא מכוסים על ידי Solar API.

שלבי החישוב

השלבים הבאים מבוססים על המתודולוגיה של Solar API. ייתכן ש תצטרכו לשנות את המתודולוגיה בהתאם למידע שזמין את המיקום שלך.

1. מחשבים את צריכת האנרגיה השנתית של משק הבית במיקום הקלט:

   1. אפשר להעריך או לבקש את החשבון החודשי של משק הבית.
   2. מחשבים את הערך של monthlyKWhEnergyConsumption מהחשבון החודשי. (אם ידוע לכם מה הערך של monthlyKWhEnergyConsumption, אתם יכולים לדלג על השלב הזה). לדוגמה:

   monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

   1. כדי לחשב את annualKWhEnergyConsumption, מכפילים monthlyKWhEnergyConsumption עד 12:

   annualKWhEnergyConsumption = MonthlyKWhEnergyConsumption x 12

2. מקבלים את תגובת ה-API לאותו משק בית:

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

   התגובה כוללת אור שמש שאפשר להשתמש בו, שטח גג שאפשר להשתמש בו ועוד הגדרות אפשריות של לוחות סולאריים.

3. לחשב את הערך השנתי של הפקת אנרגיה סולארית מ-AC של כל אחד מהם installationSize שה-API מציע באמצעות הכפלה של הערך yearlyEnergyDcKwh ערך שה-API מספק בכל מופע של SolarPanelConfig dcToAcDerate:

   initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

4. אופציונלי, אפשר להסיר משיקולים של כל מופע של SolarPanelConfig מייצרים יותר חשמל ממה שצורך בני הבית בשנה (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

5. חישוב משך החיים של הפקת אנרגיה סולארית (LifetimeProductionAcKwh) של כל ערך שהוזן בשדה installationSize:

   1. בכל שנה במהלך משך החיים של התקנת האנרגיה הסולארית, מחשבים את כמות החשמל שההתקנה תפיק מדי שנה, ומחילים את הערך של efficiencyDepreciationFactor באופן מעריכי על כל שנה אחרי השנה הראשונה.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לאופן שבו מחשבים את אנרגיית החיים בהנחה של installationLifeSpan של 20 שנה. כל שורה מייצגת שנה של ייצור. אחרי השנה הראשונה, הדחייה מוחלת באופן אקספוננציאלי. בסיום, הסכום של כל השורות הוא ההפקה הכוללת של האנרגיה במהלך חיי המערכת הסולארית.

   שנה	הפקת אנרגיה סולארית שנתית (קוט"ש)
   1	initialAcKwhPerYear
   2	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
   :	:
   20	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
   סה"כ	LifetimeProductionAcKwh

מאחר שהיעילות של לוחות סולאריים פוחתת בקצב קבוע, היא למעשה סדרה גיאומטרית שבה a = initialAcKwhPerYear ו-r = efficiencyDepreciationFactor. אפשר להשתמש בסכום גאומטרי כדי לחשב LifetimeProductionAcKwh:

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

הקוד הבא ב-Python מחשב את הסכום הגיאומטרי שלמעלה:

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

1. לכל installationSize שהוחזר, מחשבים את עלות צריכת האנרגיה במהלך כל מחזור החיים אם ה-installationSize מותקן:

   1. לכל שנה של משך החיים של התקנת אנרגיה סולארית, מחושבים עלות החשמל הביתי שתצטרכו לרכוש מדי שנה מכסים את צריכת האנרגיה שלא נגרמה על ידי אנרגיה סולארית. משתמשים בערכים של annualKWhEnergyConsumption ו-initialAcKwhPerYear שחושבו קודם. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, צריך להחיל את efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor discountRate לערכים.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים לכל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב עלות החשמל לכל משך החיים. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה בחיים של התקנת אנרגיה סולארית. אחרי השנה הראשונה, גם עלות החשמל המוגברת וגם שיעור ההנחה חלים באופן מעריכי. לסיום, הסכום של כל השורות הוא עלות החשמל במהלך כל משך החיים עם ההתקנה הסולארית.

   שנה	חשבון שנתי על תשתיות לפי הערך הנוכחי במטבע המקומי (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
   סה"כ	remainingLifetimeUtilityBill

הקוד הבא ב-Python מחזיר מערך של annualUtilityBillEstimate לכל שנה ב-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. חשבו את עלות החשמל לכל משך החיים אם אין התקנה סולארית מותקנת:

   1. לכל שנה של משך החיים של התקנת אנרגיה סולארית, מחושבים עלות החשמל שהמשפחה תצטרך לרכוש מדי שנה, לא מותקנת רשת סולארית. משתמשים בערך monthlyBill. לכל שנה אחרי השנה הראשונה, מפעילים את הפונקציה costIncreaseFactor discountRate ל-MonthlyBill.
   2. מוסיפים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

   בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב עלות החשמל לכל משך החיים ללא אנרגיה סולארית. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה במהלך אותו מספר שנים שמשך החיים של התקנה סולארית. אחרי השנה הראשונה, גם העלות המוגדלת של החשמל ושיעור ההנחה מוחלים באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא העלות של חשמל לכל משך החיים ללא התקנה של אנרגיה סולארית.

   שנה	חשבון שנתי על תשתיות בערך במטבע המקומי הנוכחי
   1	annualBill = monthlyBill x 12
   2	annualBill = MonthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualBill = MonthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
   סה"כ	costOfElectricityWithoutSolar

הקוד הבא מבצע את החישוב שלמעלה:

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

1. מחשבים את עלות ההתקנה לכל גודל התקנה:

   installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

2. אפשר להוסיף תמריצים כספיים שזמינים למשתמשים מאותו בית המיקום.

3. לכל גודל התקנה, מחשבים את העלויות הכוללות שמשויכות להתקנת אנרגיה סולארית:

   totalCostWithSolar = installationCost + נשארLifetimeUtilityBill - תמריצים

4. לחשב את החיסכון הכולל שמשויך לכל גודל התקנה מתקינים אנרגיה סולארית:

   חיסכון = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. בוחרים את גודל ההתקנה שמניב את החיסכון הגדול ביותר.

מתי החישובים מתבצעים

על סמך המידע שתספקו, המידע שהוחזר על ידי Solar API והחישובים שלמעלה יכולים להמליץ גדלים של התקנות סולאריות שמספקים חיסכון מקסימלי בעלויות למשק בית באזור שלך.

בהמלצות שאתם מספקים למשתמשי הקצה, אפשר לכלול גם את המידע הבא שמוחזר על ידי ה-API בשדה SolarPotential אובייקט של השדה solarPotential:

• כמות אור השמש הניתנות לשימוש שבית מקבל מדי שנה, שהוחזר השדה maxSunshineHoursPerYear של האובייקט SolarPotential.
• בכמה מ"ר של גג אפשר להשתמש להתקנת לוחות סולאריים, מוחזר בשדה wholeRoofStats של האובייקט SolarPotential.
• חשבון החשמל החודשי הממוצע של הבית.