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. للحساب تحتاج إلى وضع نموذج لتكاليف تركيب ألواح الطاقة الشمسية المدخرات التي يقدمونها باستخدام البيانات من واجهة برمجة تطبيقات Solar الاستجابة.

بالنسبة إلى المواقع الجغرافية في الولايات المتحدة، تعرض Solar API مثيلاً عنصر FinancialAnalysis لكل حجم فاتورة كهربائية لموقع الإدخال. أنت تستخدم المعلومات في هذه الحالات لتحديد الفاتورة والطاقة المستهلك، وفي النهاية، الوفورات المرتبطة بكلّ عملية شمسية حجم التركيب.

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 العمليات الحسابية، فأنت بحاجة إلى جمع بيانات خاصة بالموقع واتباع الإرشادات في هذا المستند.

يمكنك نمذجة عملياتك الحسابية على العمليات الحسابية التي تستخدمها Solar API لمواقع الولايات المتحدة. للحصول على شرح لهذه العمليات الحسابية، راجع حساب توفير التكاليف (الولايات المتحدة).

تكوينات ألواح الطاقة الشمسية

في المواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة، إنّ المعلومات حول كل تركيبة من ألواح الطاقة الشمسية الذي تحتاجه للتحليل المالي متوفر في الحقل SolarPanelConfig. يعتمد عدد مثيلات الـ SolarPanelConfig التي يتم عرضها على السقف حجم موقع الإدخال. لإجراء عملياتك الحسابية، تحتاج إلى القيم من الحقلَين التاليَين:

• panelsCount: عدد اللوحات المستخدمة في هذه الإعدادات
• yearlyEnergyDcKwh: مقدار الطاقة الشمسية، بالكيلوواط ساعة من الكهرباء التي يمكن توصيلها بالتيار المستمر، 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 ألواح الطاقة الشمسية المركّبة، تشير السمة installationSize إلى إنتاج الطاقة بالكيلوواط بدلاً من عدد المنطقة أو اللوحة وتعريفها على النحو التالي:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

اضبط تقديرات إنتاج الطاقة لتقييمات اللوحات المختلفة

لاحتساب قيمة yearlyEnergyDcKwh، تستخدم Solar API مصدر الطاقة في الحقل panelCapacityWatts، وهو حاليًا 250 واط.

إذا كنت بحاجة إلى استخدام تقييم طاقة مختلف للّوحة في عملياتك الحسابية أبعاد الألواح متشابهة تقريبًا مع القيم الموجودة في panelHeightMeters وpanelWidthMeters، يمكنك تعديل من خلال ضرب القيمة التي تعرضها واجهة برمجة التطبيقات في yearlyEnergyDcKwh على نسبة تقييم الطاقة إلى القيمة panelCapacityWatts

على سبيل المثال، إذا كان تصنيف الطاقة لللوحات هو 400 واط وpanelCapacityWatts بـ 250 واط، نضرب قيمة yearlyEnergyDcKwh التي تحسبها واجهة برمجة التطبيقات باستخدام panelCapacityWatts، بعامل 400/250 أو 1.6. إذا كانت اللوحة تعمل التقييم هو 200 واط، ويتم ضرب yearlyEnergyDcKwh في 200/250 أو 0.8.

إنتاج الطاقة الزائدة

يتم احتساب الطاقة الزائدة التي يمكن أن تنتج عن ألواح الطاقة الشمسية المركّبة خارج نطاق عمليات احتساب واجهة برمجة التطبيقات Solar. في الواقع، إذا كانت تعرض Solar API عدة حالات SolarPanelConfig محتمَلة نظرًا لأن Solar API لا تأخذ في الاعتبار النتائج أو التكوينات التي تنتج طاقة أكبر من متوسط استهلاك الأسرة المفترض في الولايات المتحدة في FinancialAnalysis

ومع ذلك، قد تكون لديك أسباب لتضمين عمليات التثبيت التي ينتج عنها عمليات تثبيت زائدة الكهرباء في توصياتك. على سبيل المثال، قد ترغب في تعويض الانخفاض التدريجي في كفاءة اللوحات (efficiencyDepreciationFactor) بنسبة السماح بالإنتاج الزائد في الجزء الأول من عمر التركيب. بالنسبة لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على القيم المطلوبة للمنتجات المالية التحليل.

مهما كانت أسبابك، إذا كنت تضمّن ألواح الطاقة الشمسية التي تنتج الكهرباء في حساباتك، فقط اعلم أن العمليات الحسابية شرحها هنا فلا تتناول هذا السيناريو.

القيم المطلوبة للتحليل المالي للمواقع الجغرافية خارج الولايات المتحدة

من كل مثيل SolarPanelConfig في استجابة واجهة برمجة التطبيقات، ستحتاج إلى قيمتَين لإجراء التحليل المالي لتلك المثيل:

• panelsCount: عدد الألواح الشمسية في المنشآت. أنت تستخدم هذه القيمة في حساب installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: مقدار الطاقة الشمسية التي يلتقطها التصميم على مدار خلال السنة، مُقاسة بالكيلوواط ساعة من التيار الكهربائي (DC)، وفقًا لقيمة panelsCount محدَّدة. يمكنك استخدام هذه القيمة في حساب الطاقة الشمسية القابلة للاستخدام كهرباء AC في منزل (initialAcKwhPerYear) من كل منزلٍ installationSize، مع الأخذ في الاعتبار أي فقدان للطاقة خلال التحويل من DC إلى AC.

بالإضافة إلى ذلك، عليك جمع قيم خاصة بالموقع الجغرافي لما يلي: المتغيرات التي ستستخدمها في العمليات الحسابية:

• billCostModel(): نموذجك 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. تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API 1.022 (2.2% سنويًا زيادة) لمواقع 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: تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API القيمة 1.04 (4% سنويًا زيادة) لمواقع الولايات المتحدة. عدِّل هذه القيمة حسب الحاجة لمنطقتك.
• efficiencyDepreciationFactor: مقدار كفاءة الطاقة الشمسية الجديدة كل عام. تستخدم واجهة برمجة التطبيقات Solar API 0.995 (0.5 ٪ الخفض السنوي) في مواقع الولايات المتحدة. اضبط هذه القيمة حسب الحاجة واحدة.
• الحوافز: يجب تضمين أي حوافز مالية لتركيب ألواح الطاقة الشمسية. والمقدّمة من الجهات الحكومية في منطقتك
• installationCostModel(): هي طريقتك لتقدير تكلفة تركيب الطاقة الشمسية بالعملة المحلية في installationSize التكلفة حساب المستخدم عادةً في حساب العمالة المحلية وتكاليف المواد installationSize
• installationLifeSpan: العمر المتوقّع لتركيب ألواح الطاقة الشمسية تستخدم Solar API 20 عامًا. اضبط هذه القيمة حسب الحاجة واحدة.
• kWhConsumptionModel(): هو النموذج المستخدَم لتحديد مقدار الطاقة استهلاكهم للأسرة بناءً على فاتورة شهرية. وفي أبسط صوره، يمكنك على متوسط تكلفة الكيلوواط في الساعة في موقع الأسرة.
• monthlyBill: متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية لأحد الأشخاص أسرة.
• monthlyKWhEnergyConsumption: تقدير لمتوسط كمية الكهرباء التي يستهلكها المنزل في موقع جغرافي معيّن خلال شهر، ويتم قياسها بالكيلوواط ساعة.

باستخدام هذه القيم والمعلومات المقدّمة من خلال الردّ من واجهة برمجة التطبيقات، يمكنك إجراء العمليات الحسابية اللازمة لاقتراح أفضل installationSize التي لا تغطيها Solar API.

خطوات الحساب

تستند الخطوات التالية إلى منهجية Solar API. قد تريد إلى تعديل منهجيتك بناءً على المعلومات المتاحة موقعك الجغرافي.

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

   1. تقدير الفاتورة الشهرية للأسرة أو طلبها
   2. احسب monthlyKWhEnergyConsumption من الفاتورة الشهرية. (إذا كنت تعرف monthlyKWhEnergyConsumption، ويمكنك تخطي هذه الخطوة). بالنسبة مثال:

   monthlyKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption(monthlyKWhEnergyConsumption)

   1. احسب annualKWhEnergyConsumption من خلال ضرب monthlyKWhEnergyConsumption بحلول 12:

   annualKWhEnergyConsumption = monthKWhEnergyConsumption × 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
   

   تتضمن الاستجابة ضوء الشمس القابل للاستخدام، ومساحة السقف القابلة للاستخدام، وواحد أو أكثر التكوينات المحتملة لألواح الطاقة الشمسية.

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 initialAcKwhPerYear

4. إذا أردت، يمكنك إزالة أي مثيل SolarPanelConfig لا يتضمّن ينتج عنها كهرباء أكثر من التي تستهلكها الأسرة سنويًا (initialAcKwhPerYear > initialAcKwhPerYear).

5. حساب إنتاج الطاقة الشمسية منذ بدء إنشائه (LifetimeProductionAcKwh) لكل installationSize تم إرجاعه:

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

   يعرض الجدول التالي مثالاً على كيفية حساب الطاقة الدائمة. للإنتاج على افتراض أنه installationLifeSpan لمدة 20 عامًا. يحتوي كل صف تمثل سنة من الإنتاج. بعد العام الأول، توصلت كفاءة الانخفاض بشكل كبير. أخيرًا، يكون مجموع جميع الصفوف هو إنتاج الطاقة الدائمة لنظام ألواح الطاقة الشمسية.

   سنة	إنتاج الطاقة الشمسية سنويًا (كيلوواط 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 لحساب 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. لكلّ مبلغ إرجاع بقيمة installationSize، احسب التكلفة الدائمة. استهلاك الطاقة في حال تثبيت "installationSize":

   1. لكل سنة من عمر ألواح الطاقة الشمسية المركّبة، احسب تكلفة الكهرباء التي ستحتاج الأسرة إلى شرائها سنويًا تغطية استهلاك الطاقة الذي لا يتم تلبيته بالطاقة الشمسية. استخدام القيم بالنسبة إلى annualKWhEnergyConsumption وinitialAcKwhPerYear والتي المحسوبة سابقًا. لكل سنة بعد السنة الأولى، قم بتطبيق efficiencyDepreciationFactor وcostGrowFactor discountRate مع القيم.
   2. أضِف الإجماليات لجميع السنوات.

   يعرض الجدول التالي مثالاً على كيفية احتساب التكلفة مدى الحياة. الكهرباء. يمثل كل صف تكلفة الكهرباء لمدة عام في حياة ألواح الطاقة الشمسية. بعد العام الأول، زيادة تكلفة الكهرباء وتطبيق نسبة الخصم بشكل مضاعف. وأخيرًا، فإن مجموع كل الصفوف هو التكلفة الدائمة الكهرباء مع تركيب الطاقة الشمسية.

   سنة	فاتورة الخدمات السنوية بقيمة العملة المحلية الحالية (بالدولار الأمريكي) (annualUtilityBillEstimate)
   1	annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear)
   2	annualUtilityBillEstimateYear2 = annualUtilityBillEstimateYear2 (annualUtilityBillEstimateYear2 - annualUtilityBillEstimateYear2 x annualUtilityBillEstimateYear2) x annualUtilityBillEstimateYear2 / annualUtilityBillEstimateYear2
   :	:
   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. يمثل كل صف تكلفة الكهرباء لمدة عام بنفس عدد سنوات عمر لتركيب ألواح الطاقة الشمسية. 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	annualBill = monthBill × 12 x costGrowFactor19 / discountRate19
   المجموع	costOfElectricityWithoutSolar

تقوم التعليمة البرمجية التالية بإجراء العملية الحسابية أعلاه:

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

1. احسب تكلفة التثبيت لكل حجم عملية تثبيت:

   installationCost = localinstallCostModel(installationSize)

2. أضِف أي حوافز مالية متوفّرة للأسرة. الموقع.

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

   totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - الحوافز

4. احتساب إجمالي التوفير المرتبط بكل حجم من أحجام عمليات التثبيت تركيب ألواح الطاقة الشمسية:

   savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. اختَر حجم التثبيت الذي يوفِّر 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 ألواح الطاقة الشمسية التي توفّر أكبر قدر من التوفير في التكاليف 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 للكائن SolarPotential.
• عدد الأقدام المربعة من السطح الذي يمكن استخدامه في ألواح الطاقة الشمسية، يتم عرضها في الحقل wholeRoofStats للكائن SolarPotential.
• تمثّل هذه السمة متوسط فاتورة الكهرباء الشهرية للأسرة.