Oblicz koszty i oszczędności energii słonecznej w lokalizacjach poza Stanami Zjednoczonymi

Deweloperzy z Europejskiego Obszaru Gospodarczego (EOG)

W tej sekcji opisujemy, jak przeprowadzić obliczenia, które pozwolą Ci określić najlepszą konfigurację paneli słonecznych dla gospodarstw domowych w lokalizacjach poza Stanami Zjednoczonymi. Aby obliczyć rekomendacje, musisz modelować koszty instalacji paneli słonecznych i oszczędności, jakie zapewniają, korzystając z danych z odpowiedzi interfejsu Solar API.

W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API zwraca instancję obiektu FinancialAnalysis dla każdego rozmiaru rachunku za prąd w lokalizacji wejściowej. Informacje zawarte w tych instancjach służą do określania rachunku, zużycia energii i ostatecznie oszczędności związanych z każdym rozmiarem instalacji fotowoltaicznej.

W przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi odpowiedź interfejsu API nie zawiera instancji FinancialAnalysis , dlatego przed zaproponowaniem najlepszej konfiguracji musisz samodzielnie obliczyć koszt i oszczędności dla każdej konfiguracji paneli słonecznych. Aby przeprowadzić obliczenia, musisz zebrać dane dotyczące lokalizacji i postępować zgodnie z instrukcjami w tym dokumencie.

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

Konfiguracje paneli słonecznych

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

panelsCount: liczba paneli używanych w tej konfiguracji.
yearlyEnergyDcKwh: ilość energii słonecznej w kWh prądu stałego, jaką ta konfiguracja wytwarza w ciągu roku, przy założeniu rozmiaru panelu określonego przez te pola w obiekcie SolarPotential:
- panelHeightMeters: wysokość panelu w metrach.
- panelWidthMeters: szerokość panelu w metrach.
- panelCapacityWatts: moc znamionowa panelu w watach.

Ten przykład pokazuje jedną instancję 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 fotowoltaicznych installationSize odnosi się do mocy wyjściowej w kW, a nie do powierzchni ani liczby paneli, i jest definiowana jako:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Dostosowywanie szacunków produkcji energii do różnych mocy znamionowych paneli

Aby obliczyć wartość yearlyEnergyDcKwh, interfejs Solar API używa mocy znamionowej w polu panelCapacityWatts, która wynosi obecnie 400 W.

Jeśli w obliczeniach musisz użyć innej mocy znamionowej panelu, a wymiary paneli są w przybliżeniu porównywalne z wartościami w polach panelHeightMeters i panelWidthMeters, możesz dostosować obliczenia, mnożąc wartość zwróconą przez interfejs API w polu yearlyEnergyDcKwh przez stosunek mocy znamionowej do wartości w polu panelCapacityWatts.

Jeśli na przykład moc znamionowa paneli wynosi 500 W, a panelCapacityWatts to 400 W, pomnóż wartość yearlyEnergyDcKwh, którą interfejs API obliczył przy użyciu panelCapacityWatts, przez współczynnik 500/400, czyli 1,25. Jeśli moc znamionowa panelu wynosi 200 W, pomnóż yearlyEnergyDcKwh przez 200/400, czyli 0,5.

Nadwyżka produkcji energii

Obliczenia interfejsu Solar API nie uwzględniają nadwyżki energii, która może być wytwarzana przez instalację fotowoltaiczną. Jeśli interfejs Solar API zwraca kilka możliwych instancji SolarPanelConfig dla danego gospodarstwa domowego, nie uwzględnia wyników ani konfiguracji, które wytwarzają więcej energii niż zakładane średnie zużycie w gospodarstwie domowym w Stanach Zjednoczonych w FinancialAnalysis.

Możesz jednak mieć powody, aby uwzględnić w rekomendacjach instalacje, które wytwarzają nadwyżkę energii elektrycznej. Możesz na przykład chcieć zrównoważyć stopniowy spadek wydajności panelu (efficiencyDepreciationFactor) poprzez uwzględnienie nadwyżki produkcji w pierwszej części okresu eksploatacji instalacji. Więcej informacji znajdziesz w sekcji Wymagane wartości do analizy finansowej.

Niezależnie od powodów, jeśli w obliczeniach uwzględnisz instalacje fotowoltaiczne, które wytwarzają nadwyżkę energii elektrycznej, pamiętaj, że opisane tu obliczenia nie obejmują tego scenariusza.

Wymagane wartości do analizy finansowej w przypadku lokalizacji poza Stanami Zjednoczonymi

Aby przeprowadzić analizę finansową dla każdej instancji SolarPanelConfig w odpowiedzi interfejsu API, potrzebujesz 2 wartości:

panelsCount: liczba paneli słonecznych w instalacji. Używasz tej wartości w obliczeniach installationSize.
yearlyEnergyDcKwh: ilość energii słonecznej, jaką układ paneli słonecznych wychwytuje w ciągu roku, w kWh prądu stałego, przy określonej wartości panelsCount. Używasz tej wartości w obliczeniach energii słonecznej, która może być wykorzystywana jako prąd przemienny w gospodarstwie domowym (initialAcKwhPerYear) dla każdej wartości installationSize, z uwzględnieniem strat energii podczas konwersji z prądu stałego na prąd przemienny.

Dodatkowo musisz zebrać wartości dotyczące lokalizacji dla tych zmiennych, których będziesz używać w obliczeniach:

billCostModel(): Twój model określania kosztu w walucie lokalnej , jaki gospodarstwo domowe płaci za zużycie określonej liczby kWh. Opłata za energię elektryczną pobierana przez dostawcę mediów może się różnić w zależności od dnia lub godziny w zależności od takich czynników jak popyt, pora dnia i ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe. Może być konieczne oszacowanie średniego kosztu.
costIncreaseFactor: współczynnik, o który rośnie roczny koszt energii elektrycznej. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa wartości 1,022 (wzrost roczny o 2,2%). W razie potrzeby dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
dcToAcDerate: wydajność, z jaką falownik przekształca prąd stały wytwarzany przez panele słoneczne na prąd przemienny używany w gospodarstwie domowym. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa wartości 85%. W razie potrzeby dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
discountRate: w przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa wartości 1,04 (wzrost roczny o 4% ). W razie potrzeby dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
efficiencyDepreciationFactor: o ile spada wydajność paneli słonecznych każdego roku. W przypadku lokalizacji w Stanach Zjednoczonych interfejs Solar API używa wartości 0,995 (spadek roczny o 0,5%). W razie potrzeby dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
incentives: uwzględnij wszelkie zachęty finansowe do instalacji paneli słonecznych przyznawane przez instytucje rządowe w Twojej okolicy.
installationCostModel(): Twoja metoda szacowania kosztu instalacji paneli słonecznych w walucie lokalnej dla danej wartości installationSize. Model kosztów zwykle uwzględnia lokalne koszty pracy i materiałów dla danej wartości installationSize.
installationLifeSpan: przewidywany okres eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Interfejs Solar API używa wartości 20 lat. W razie potrzeby dostosuj tę wartość do swojego obszaru.
kWhConsumptionModel(): Twój model określania zużycia energii przez gospodarstwo domowe na podstawie miesięcznego rachunku. W najprostszej postaci dzielisz rachunek przez średni koszt kWh w lokalizacji gospodarstwa domowego.
monthlyBill: średni miesięczny rachunek za prąd w danym gospodarstwie domowym.
monthlyKWhEnergyConsumption: szacunkowa średnia ilość energii elektrycznej zużywanej przez gospodarstwo domowe w danej lokalizacji w ciągu miesiąca, mierzona w kWh.

Dzięki tym wartościom i informacjom zawartym w odpowiedzi interfejsu API możesz przeprowadzić obliczenia niezbędne do rekomendowania najlepszej wartości installationSize w lokalizacjach nieobjętych interfejsem Solar API.

Kroki obliczeń

Te kroki są oparte na metodologii interfejsu Solar API. Może być konieczne dostosowanie metodologii na podstawie informacji dostępnych w Twojej lokalizacji.

Oblicz roczne zużycie energii przez gospodarstwo domowe w lokalizacji wejściowej:
1. Oszacuj lub poproś o miesięczny rachunek za prąd w gospodarstwie domowym.
2. Oblicz monthlyKWhEnergyConsumption na podstawie miesięcznego rachunku. (Jeśli znasz monthlyKWhEnergyConsumption, możesz pominąć ten krok). Przykład:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
1. Oblicz annualKWhEnergyConsumption, mnożąc monthlyKWhEnergyConsumption przez 12:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Uzyskaj odpowiedź 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 użytecznym świetle słonecznym, użytecznej powierzchni dachu oraz co najmniej 1 możliwej konfiguracji paneli słonecznych.
Oblicz roczną produkcję energii słonecznej w prądzie przemiennym dla każdej wartości installationSize zaproponowanej przez interfejs API, mnożąc wartość yearlyEnergyDcKwh podaną przez interfejs API w każdej instancji SolarPanelConfig przez lokalną wartość dcToAcDerate:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate
Opcjonalnie możesz wykluczyć z rozważań każdą instancję SolarPanelConfig, która wytwarza więcej energii elektrycznej niż roczne zużycie gospodarstwa domowego (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

Oblicz łączną produkcję energii słonecznej (LifetimeProductionAcKwh) dla każdej zwróconej wartości installationSize:

W każdym roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej oblicz ilość energii elektrycznej, jaką instalacja wytworzy rocznie, stosując czynnik efficiencyDepreciationFactor wykładniczo do każdego roku po pierwszym.
Dodaj sumy za wszystkie lata.

Ta tabela pokazuje przykład obliczania łącznej produkcji energii przy założeniu installationLifeSpan wynoszącego 20 lat. Każdy wiersz reprezentuje rok produkcji. Po pierwszym roku spadek wydajności jest stosowany wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to łączna produkcja energii przez instalację fotowoltaiczną.

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 w zasadzie ciąg geometryczny, w którym a = initialAcKwhPerYear, a r = efficiencyDepreciationFactor. Do obliczenia LifetimeProductionAcKwh możemy użyć sumy geometrycznej:

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

Ten kod w Pythonie oblicza sumę geometryczną powyżej:

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

Dla każdej zwróconej wartości installationSize oblicz łączny koszt zużycia energii, jeśli zainstalowana jest wartość installationSize:

W każdym roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej oblicz koszt energii elektrycznej, jaką gospodarstwo domowe będzie musiało kupić rocznie, aby pokryć zużycie energii niepokryte przez energię słoneczną. Użyj wartości annualKWhEnergyConsumption i initialAcKwhPerYear, które zostały obliczone wcześniej. W przypadku każdego roku po pierwszym zastosuj do wartości efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor i discountRate.
Dodaj sumy za wszystkie lata.

Ta tabela pokazuje przykład obliczania łącznego kosztu energii elektrycznej. Każdy wiersz reprezentuje koszt energii elektrycznej w danym roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku zarówno wzrost kosztu energii elektrycznej, jak i stopa dyskontowa są stosowane wykładniczo. Na koniec suma wszystkich wierszy to łączny koszt energii elektrycznej z instalacją fotowoltaiczną.

Rok	Roczny rachunek za media w bieżącej walucie lokalnej (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

Ten kod w Pythonie zwraca tablicę annualUtilityBillEstimate dla każdego roku 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

Oblicz łączny koszt energii elektrycznej, jeśli nie zainstalowano instalacji fotowoltaicznej :

W każdym roku okresu eksploatacji instalacji fotowoltaicznej oblicz koszt energii elektrycznej, jaką gospodarstwo domowe będzie musiało kupić rocznie, jeśli nie zainstalowano instalacji fotowoltaicznej. Użyj wartości monthlyBill. W przypadku każdego roku po pierwszym zastosuj do monthlyBill wartości costIncreaseFactor i discountRate.
Dodaj sumy za wszystkie lata.

Ta tabela pokazuje przykład obliczania łącznego kosztu energii elektrycznej bez instalacji fotowoltaicznej. Każdy wiersz reprezentuje koszt energii elektrycznej w danym roku w tym samym okresie co okres eksploatacji instalacji fotowoltaicznej. Po pierwszym roku zarówno wzrost kosztu energii elektrycznej, jak i stopa dyskontowa są stosowane wykładniczo. Na koniec, suma wszystkich wierszy to łączny koszt energii elektrycznej bez instalacji fotowoltaicznej.

Rok	Roczny rachunek za media w bieżącej 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

Ten kod wykonuje obliczenia powyżej:

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

Dla każdej wartości `installationSize` oblicz koszt instalacji:

installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)
Dodaj wszelkie zachęty finansowe dostępne w lokalizacji gospodarstwa domowego.
Dla każdej wartości `installationSize` oblicz łączne koszty związane z instalacją paneli słonecznych:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Dla każdej wartości `installationSize` oblicz łączne oszczędności związane z instalacją paneli słonecznych:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Wybierz wartość `installationSize`, która zapewnia największe oszczędności.

Po zakończeniu obliczeń

Na podstawie podanych przez Ciebie informacji, informacji zwróconych przez interfejs Solar API i powyższych obliczeń powinna być możliwa rekomendacja rozmiarów instalacji fotowoltaicznych, które zapewniają maksymalne oszczędności dla gospodarstw domowych w Twojej okolicy.

W rekomendacjach, które przekazujesz użytkownikowi, możesz też uwzględnić te informacje zwrócone przez interfejs API w obiekcie SolarPotential w polu solarPotential:

Ilość użytecznego światła słonecznego, jaką dom otrzymuje rocznie, która jest zwracana w polu maxSunshineHoursPerYear obiektu SolarPotential.
Powierzchnia dachu w stopach kwadratowych, która może być wykorzystana do instalacji fotowoltaicznej, która jest zwracana w polu wholeRoofStats obiektu SolarPotential.
Średni miesięczny rachunek za prąd w gospodarstwie domowym.

Wstecz

Obliczanie kosztów i oszczędności (tylko Stany Zjednoczone)

Dalej

Oblicz koszty i oszczędności w TypeScript