احسِب تكاليف استخدام الطاقة الشمسية وتوفيرها لأماكن خارج الولايات المتحدة

يصف هذا القسم كيفية إجراء العمليات الحسابية التي تمكّنك من تحديد أفضل تركيبات ألواح الطاقة الشمسية للمنازل في المواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة. لاحتساب الاقتراحات، عليك وضع نماذج لتكاليف تركيب الألواح الشمسية والتوفير الذي يوفّره باستخدام البيانات الواردة في ردّ واجهة برمجة التطبيقات لنظام الطاقة الشمسية.

بالنسبة إلى المواقع الجغرافية في الولايات المتحدة، تعرض Solar API مثيلًا لكائن FinancialAnalysis لكل حجم فاتورة كهربائية للموقع الجغرافي الذي تم إدخاله. ويمكنك استخدام المعلومات في هذه الحالات لتحديد الفاتورة واستهلاك الطاقة، وفي النهاية، التوفير المرتبط بكل حجم تركيب شمسي.

بالنسبة إلى المواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة، لا يتضمّن ردّ واجهة برمجة التطبيقات أداة FinancialAnalysis لذلك، عليك حساب التكلفة والتوفيرات لكل وحدة شمسية التكوين بنفسك قبل أن تتمكن من التوصية الأفضل. لإجراء الحسابات، عليك جمع بيانات خاصة بالموقع الجغرافي واتّباع الإرشادات الواردة في هذا المستند.

يمكنك وضع نماذج لعمليات الحساب استنادًا إلى العمليات الحسابية التي تستخدمها واجهة برمجة التطبيقات Solar API للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة. للحصول على شرح لهذه العمليات الحسابية، راجع حساب توفير التكاليف (الولايات المتحدة).

إعدادات الألواح الشمسية

بالنسبة إلى المواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة، يتم توفير معلومات عن كل إعدادات الألواح الشمسية التي تحتاج إليها للقيام بالتحليل المالي في حقل SolarPanelConfig. يعتمد عدد مثيلات الـ SolarPanelConfig التي يتم عرضها على السقف حجم موقع الإدخال. لإجراء عملياتك الحسابية، تحتاج إلى القيم من الحقلَين التاليين:

• panelsCount: عدد اللوحات المستخدَمة في هذا الإعداد.
• yearlyEnergyDcKwh: مقدار الطاقة الشمسية، بالكيلوواط ساعة من الكهرباء التي تعمل بالتيار المتردد، التي تنتجها هذه الإعدادات على مدار عام، وفقًا للوحة الحجم الذي تم تحديده من خلال الحقول التالية في الكائن SolarPotential:
  • panelHeightMeters: ارتفاع اللوحة بالمتر
  • panelWidthMeters: عرض اللوحة بالمتر
  • panelCapacityWatts: تقييم الطاقة في اللوحة بالواط

يوضّح المثال التالي مثالاً واحدًا للكائن SolarPanelConfig في السمة الحقل solarPanelConfigs في الرد على الطلب:

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

بالنسبة إلى عمليات تركيب الألواح الشمسية، يشير installationSize إلى قدرة الخرج بالواط بدلاً من المساحة أو عدد الألواح، ويتم تعريفه على النحو التالي:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

اضبط تقديرات إنتاج الطاقة لتقييمات اللوحات المختلفة

لاحتساب قيمة yearlyEnergyDcKwh، تستخدِم Solar API تقييم القوة في حقل panelCapacityWatts، والذي يبلغ حاليًا 250 واط.

إذا كنت بحاجة إلى استخدام تصنيف مختلف لطاقة الألواح في عمليات الحساب وكانت أبعاد الألواح مشابهة تقريبًا للقيم الواردة في حقلَي panelHeightMeters وpanelWidthMeters، يمكنك تعديل عمليات الحساب من خلال ضرب القيمة التي تعرضها واجهة برمجة التطبيقات في حقل yearlyEnergyDcKwh بنسبة تصنيف الطاقة إلى القيمة الواردة في panelCapacityWatts.

على سبيل المثال، إذا كان تقييم الطاقة للوحات هو 400 واط وكانت قيمة panelCapacityWatts هي 250 واط، اضرب قيمة yearlyEnergyDcKwh التي تحتسبها واجهة برمجة التطبيقات باستخدامpanelCapacityWatts، بمقدار 400/250 أو 1.6. إذا كانت اللوحة تعمل التقييم هو 200 واط، أو ضرب yearlyEnergyDcKwh في 200/250 أو 0.8.

إنتاج الطاقة الزائدة

إنّ احتساب الطاقة الزائدة التي قد يتم إنتاجها من خلال تركيب أنظمة الطاقة الشمسية هو خارج نطاق عمليات حساب Solar API. في الواقع، إذا كانت واجهة برمجة التطبيقات Solar API تعرِض عدّة حالات محتملة لSolarPanelConfig ل منزل معيّن، لا تأخذ واجهة برمجة التطبيقات Solar API في الاعتبار النتائج أو الإعدادات التي تنتج طاقة أكبر من متوسط استهلاك المنازل في الولايات المتحدة في FinancialAnalysis.

ومع ذلك، قد تكون لديك أسباب لتضمين عمليات التركيب التي تنتج طاقة كهربائية زائدة في اقتراحاتك. على سبيل المثال، قد تحتاج إلى تعويض الانخفاض التدريجي في كفاءة الألواح (efficiencyDepreciationFactor) من خلال السماح بإنتاج زائد في الجزء الأول من مدة التركيب. بالنسبة لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على القيم المطلوبة للمنتجات المالية التحليل.

مهما كانت الأسباب، إذا كنت تُدرِج في عمليات الحساب تركيبات الطاقة الشمسية التي تُنتج طاقة كهربائية زائدة، يُرجى العِلم أنّ العمليات الحسابية التي تتم شرحها هنا لا تتناول هذا السيناريو.

القيم المطلوبة للتحليل المالي للمواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة

من كل مثيل SolarPanelConfig في استجابة واجهة برمجة التطبيقات، تحتاج إلى قيمتَين للقيام بالتحليل المالي لذلك المثيل:

• ‫panelsCount: عدد الألواح الشمسية في عملية التركيب ويمكنك استخدام هذه القيمة في احتساب installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: مقدار الطاقة الشمسية التي يجمعها التصميم على مدار العام، بالكيلوواط ساعة من كهرباء التيار المباشر، استنادًا إلى panelsCount محدّد. يمكنك استخدام هذه القيمة في احتساب الطاقة الشمسية القابلة للاستخدام كهربائية مترددة في منزل (initialAcKwhPerYear) من كل installationSize، مع مراعاة أي خسارة في الطاقة أثناء التحويل من التيار المباشر إلى التيار المتردد.

بالإضافة إلى ذلك، عليك جمع قيم خاصة بالموقع الجغرافي للمتغيّرات التالية التي ستستخدمها في العمليات الحسابية:

• billCostModel(): نموذجك المستخدَم لتحديد التكلفة بالعملة المحلية التي تدفعها الأسرة مقابل استخدام عدد معيّن من الكيلوواط في الساعة. كم تبلغ تكلفة قد تختلف رسوم الخدمات الكهربائية من يوم لآخر أو ساعة إلى أخرى بناءً على عوامل مثل الطلب والوقت من اليوم ومقدار الكهرباء استهلاكك للأسرة. قد تحتاج إلى تقدير متوسط التكلفة.
• costIncreaseFactor: العامل الذي تعتمد عليه تكلفة الكهرباء يزيد سنويًا. تستخدِم واجهة برمجة التطبيقات Solar API قيمة 1.022 (زيادة سنوية تبلغ ‎2.2%) للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة لمنطقتك.
• dcToAcDerate: الكفاءة التي يحوِّل بها عاكس وحدة تيار مستمر الكهرباء الناتجة عن الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد في المنزل. تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API 85% في الولايات المتحدة المواقع. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة لمنطقتك.
• ‫discountRate: تستخدِم Solar API القيمة 1.04 (زيادة سنوية تبلغ ‎4%) للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة لتناسب منطقتك.
• ‫efficiencyDepreciationFactor: مقدار انخفاض كفاءة الألواح الشمسية كل عام تستخدِم واجهة برمجة التطبيقات Solar API قيمة 0.995 (انخفاض سنوي بنسبة ‎0.5%) للمواقع الجغرافية في الولايات المتحدة. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة لمنطقة الاستهداف.
• الحوافز: يجب تضمين أي حوافز مالية لتركيب ألواح الطاقة الشمسية. والمقدّمة من الجهات الحكومية في منطقتك
• ‫installationCostModel()‎: طريقة تقدير تكلفة تركيب الألواح الشمسية بالعملة المحلية لنظام installationSize معيّن. التكلفة النموذجي عادةً إلى تكاليف العمالة المحلية والمواد installationSize
• ‫installationLifeSpan: العمر المتوقّع لنظام الطاقة الشمسية. تستخدِم واجهة برمجة التطبيقات Solar API بيانات 20 عامًا. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة واحدة.
• kWhConsumptionModel(): هو النموذج المستخدَم لتحديد مقدار الطاقة استهلاكهم للأسرة بناءً على فاتورة شهرية. في أبسط صورها، عليك تقسيم الفاتورة على متوسط تكلفة كيلوواط ساعة في موقع المنزل.
• ‫monthlyBill: متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية لمنزل تابع للموضوع
• ‫monthlyKWhEnergyConsumption: تقدير لمتوسط كمية الكهرباء التي تستهلكها الأسرة في موقع جغرافي معيّن في الشهر، ويتم قياسه بالكيلوواط في الساعة.

باستخدام هذه القيم والمعلومات المقدَّمة في ردّ واجهة برمجة التطبيقات، يمكنك إجراء العمليات الحسابية اللازمة لاقتراح أفضل installationSize ل المواقع الجغرافية التي لا تغطّيها واجهة برمجة التطبيقات Solar API.

خطوات الحساب

تستند الخطوات التالية إلى منهجية Solar API. قد تحتاج إلى تعديل المنهجية استنادًا إلى المعلومات المتاحة لمكان إقامتك.

1. حساب استهلاك الطاقة السنوي للأسرة عند المدخل الموقع الجغرافي:

   1. قدِّر الفاتورة الشهرية للأسرة أو اطلبها.
   2. احسب monthlyKWhEnergyConsumption من الفاتورة الشهرية. (إذا كان لديك معلومات عن monthlyKWhEnergyConsumption، يمكنك تخطّي هذه الخطوة). بالنسبة مثال:

   monthKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthBill)

   1. احتسِب annualKWhEnergyConsumption عن طريق ضرب monthlyKWhEnergyConsumption في 12:

   annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

2. الحصول على استجابة واجهة برمجة التطبيقات للأسرة المستهدفة:

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

   يتضمّن الردّ ضوء الشمس القابل للاستخدام ومساحة السطح القابلة للاستخدام وأحد خيارات تركيب الألواح الشمسية أو أكثر.

3. حساب إنتاج الطاقة الشمسية السنوية من التيار المتردد (AC) installationSize التي تقترحه واجهة برمجة التطبيقات من خلال ضرب yearlyEnergyDcKwh التي تقدمها واجهة برمجة التطبيقات في كل مثيل SolarPanelConfig من خلال dcToAcDerate:

   initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

4. يمكنك اختياريًا إزالة أي مثيل من SolarPanelConfig يُنتج طاقة كهربائية تزيد عن استهلاك المنزل سنويًا (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

5. احتساب إجمالي إنتاج الطاقة الشمسية منذ بدء تركيب ألواح الطاقة الشمسية وحتى انتهاء عمرها الافتراضي (LifetimeProductionAcKwh) لكل installationSize معروض:

   1. لكل سنة من عمر ألواح الطاقة الشمسية المركّبة، احسب كمية الكهرباء التي ستنتجها التركيبات سنويًا، مع تطبيقه معلَمة efficiencyDepreciationFactor بشكل مضاعف كل عام بعد أولاً.
   2. أضِف الإجماليات لجميع السنوات.

   يعرض الجدول التالي مثالاً على كيفية حساب الطاقة الدائمة. لمدة 20 عامًا، على افتراض توفّر installationLifeSpan. يحتوي كل صف تمثل سنة من الإنتاج. بعد العام الأول، توصلت كفاءة تطبيق الانخفاض بشكل كبير. أخيرًا، يمثّل مجموع جميع الصفوف إجمالي الطاقة التي تم إنتاجها خلال عمر تركيب الطاقة الشمسية.

   سنة	الإنتاج السنوي للطاقة الشمسية (بالكيلوواط ساعة)
   1	initialAcKwhPerYear
   2	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
   :	:
   20	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
   المجموع	LifetimeProductionAcKwh

نظرًا لتناقص كفاءة الألواح الشمسية بمعدل ثابت، فمن الضروري متسلسلة هندسية حيث a = uniqueAcKwhPerYear وr = efficiencyDepreciationFactor. يمكننا استخدام مجموع هندسي لاحتساب LifetimeProductionAcKwh:

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

تحسب كود بايثون التالي المجموع الهندسي أعلاه:

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

1. بالنسبة إلى كل installationSize تم إرجاعه، احتسِب التكلفة الدائمة لاستهلاك الطاقة في حال تركيب installationSize:

   1. في كل عام من عمر تركيب الطاقة الشمسية، احتسب تكلفة الكهرباء التي ستحتاج الأسرة إلى شرائها سنويًا لتغطية استهلاك الطاقة الذي لا توفّره الطاقة الشمسية. استخدام القيم لـ annualKWhEnergyConsumption وinitialAcKwhPerYear والتي المحسوبة سابقًا. لكل عام بعد السنة الأولى، طبِّق معامل_استهلاك_الكفاءة ومعامل_زيادة_التكلفة و معدّل_الخصم على القيم.
   2. أضِف الإجماليات لجميع السنوات.

   يعرض الجدول التالي مثالاً على كيفية احتساب التكلفة الكلية للكهرباء. يمثل كل صف تكلفة الكهرباء لمدة عام في حياة ألواح الطاقة الشمسية. بعد السنة الأولى، يتم تطبيق كل من التكلفة المتزايدة للكهرباء ومعدّل الخصم بشكلٍ تصاعدي. أخيرًا، يمثّل مجموع جميع الصفوف تكلفة توليد الكهرباء خلال فترة استخدام تركيب الطاقة الشمسية.

   سنة	فاتورة الخدمات السنوية بقيمة العملة المحلية الحالية (بالدولار الأمريكي) (annualUtilityBillEstimate)
   1	annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear)
   2	annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor) x costGrowFactor / discountRate
   :	:
   20	annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - annualAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19) x costGrowFactor19 / discountRate19
   المجموع	remainingLifetimeUtilityBill

يعرض رمز Python التالي صفيف annualUtilityBillEstimate كل سنة من 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. حساب التكلفة الدائمة للكهرباء في حال عدم كفاية ألواح الطاقة الشمسية :

   1. لكل سنة من عمر ألواح الطاقة الشمسية المركّبة، احسب تكلفة الكهرباء التي ستحتاج الأسرة إلى شرائها سنويًا إذا عدم استخدام الطاقة الشمسية. استخدِم قيمة monthlyBill. لكل عام بعد العام الأول، طبِّق costIncreaseFactor discountRate إلى monthBill.
   2. أضِف الإجماليات لجميع السنوات.

   يعرض الجدول التالي مثالاً على كيفية احتساب التكلفة مدى الحياة. الكهرباء بدون طاقة شمسية. يمثّل كل صف تكلفة توليد الكهرباء لمدة عام على مدار العدد نفسه من السنوات التي يمثّلها عمر تركيب منظومة شمسية. بعد العام الأول، زاد كل من تكلفة الكهرباء ومعدّل الخصم بشكل مضاعف. أَخِيرًا، مجموع كل الصفوف هو التكلفة الدائمة للكهرباء بدون شمسي التثبيت.

   سنة	فاتورة الخدمات السنوية بالقيمة الحالية بالعملة المحلية
   1	annualBill = monthBill x 12
   2	annualBill = monthBill × 12 x costGrowFactor / discountRate
   :	:
   20	القيمة السنوية للفاتورة = القيمة الشهرية للفاتورة × 12 × معدّل الزيادة في التكلفة لعام 2019 / معدّل الخصم لعام 2019
   المجموع	costOfElectricityWithoutSolar

تقوم التعليمة البرمجية التالية بإجراء العملية الحسابية أعلاه:

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

1. احسب تكلفة التركيب لكل حجم تثبيت:

   installationCost = localinstallCostModel(installationSize)

2. أضِف أي حوافز مالية متاحة في موقع المنزل.

3. بالنسبة إلى كل حجم تثبيت، احسب التكاليف الإجمالية المرتبطة تركيب ألواح الطاقة الشمسية:

   totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

4. احسب إجمالي التوفير لكل حجم تركيب مرتبط بتركيب الألواح الشمسية:

   savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. اختَر حجم التثبيت الذي يحقّق أكبر قدر من التوفير.

عند الانتهاء من العمليات الحسابية

باستخدام المعلومات التي تقدمها، فإن المعلومات التي يعرضها Solar API والحسابات المذكورة أعلاه، ينبغي أن تكون قادرًا على التوصية أحجام تركيبات ألواح الطاقة الشمسية التي توفر الحد الأقصى من التكلفة للأسر المعيشية في منطقتك.

في التوصيات التي تقدمها إلى المستخدم النهائي، يمكنك أيضًا تضمين المعلومات التالية التي تعرضها واجهة برمجة التطبيقات في SolarPotential كائن الحقل solarPotential:

• مقدار ضوء الشمس القابل للاستخدام الذي يتلقاه المنزل سنويًا، والذي يتم إرجاعه في الحقل maxSunshineHoursPerYear للعنصر SolarPotential.
• عدد الأقدام المربعة من السقف التي يمكن استخدامها لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية، والتي يتم عرضها في حقل wholeRoofStats لعنصر SolarPotential.
• تمثّل هذه السمة متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية للأسرة.