Calculer les coûts et les économies liés à l'énergie solaire pour les sites situés en dehors des États-Unis

Développeurs de l'Espace économique européen (EEE)

Cette section explique comment effectuer les calculs qui vous permettent de déterminer la meilleure configuration solaire pour les foyers situés en dehors des États-Unis. Pour calculer les recommandations, vous devez modéliser les coûts d'installation des panneaux solaires et les économies qu'ils permettent de réaliser en utilisant les données d'une réponse de l'API Solar.

Pour les emplacements situés aux États-Unis, l'API Solar renvoie une instance de l'objet FinancialAnalysis pour chaque montant de facture d'électricité de l'emplacement d'entrée. Vous utilisez les informations de ces instances pour déterminer la facture, la consommation d'énergie et, enfin, les économies associées à chaque taille d'installation solaire.

Pour les emplacements situés en dehors des États-Unis, la réponse de l'API n'inclut pas les instances FinancialAnalysis. Vous devez donc calculer vous-même le coût et les économies pour chaque configuration solaire avant de pouvoir recommander la meilleure. Pour effectuer les calculs, vous devez collecter des données spécifiques à l'emplacement et suivre les instructions de ce document.

Vous pouvez modéliser vos calculs sur ceux que l'API Solar utilise pour les emplacements aux États-Unis. Pour en savoir plus sur ces calculs, consultez Calculer les économies (États-Unis).

Configurations de panneaux solaires

Pour les emplacements situés en dehors des États-Unis, les informations sur chaque configuration de panneau solaire dont vous avez besoin pour l'analyse financière sont fournies dans le champ SolarPanelConfig. Le nombre d'instances SolarPanelConfig renvoyées dépend de la taille du toit de l'emplacement d'entrée. Pour vos calculs, vous avez besoin des valeurs des deux champs suivants :

  • panelsCount : nombre de panneaux utilisés dans cette configuration.
  • yearlyEnergyDcKwh : quantité d'énergie solaire, en kWh d'électricité CC, produite par cette configuration au cours d'une année, compte tenu de la taille du panneau définie par les champs suivants dans l'objet SolarPotential :

L'exemple suivant montre une instance de l'objet SolarPanelConfig dans le champ solarPanelConfigs d'une réponse à une requête :

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

Pour les installations solaires, installationSize fait référence à la puissance en kW plutôt qu'à la surface ou au nombre de panneaux. Il est défini comme suit :

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajuster les estimations de production d'énergie pour différentes puissances de panneaux

Pour calculer la valeur yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilise la puissance nominale du champ panelCapacityWatts, qui est actuellement de 400 W.

Si vous devez utiliser une puissance nominale de panneau différente dans vos calculs et que les dimensions des panneaux sont à peu près comparables aux valeurs des champs panelHeightMeters et panelWidthMeters, vous pouvez ajuster vos calculs en multipliant la valeur renvoyée par l'API dans le champ yearlyEnergyDcKwh par le rapport entre votre puissance nominale et la valeur de panelCapacityWatts.

Par exemple, si la puissance nominale de vos panneaux est de 500 W et que panelCapacityWatts est de 400 W, multipliez la valeur de yearlyEnergyDcKwh, que l'API a calculée à l'aide de panelCapacityWatts, par un facteur de 500/400, soit 1,25. Si la puissance nominale de votre panneau est de 200 W, multipliez yearlyEnergyDcKwh par 200/400, soit 0,5.

Production d'énergie excédentaire

La prise en compte de l'excédent d'énergie pouvant être produit par une installation solaire n'entre pas dans le cadre des calculs de l'API Solar. En fait, si l'API Solar renvoie plusieurs instances SolarPanelConfig possibles pour un foyer donné, elle ne prend pas en compte les résultats ou les configurations qui produisent plus d'énergie que la consommation moyenne supposée d'un foyer américain dans le FinancialAnalysis.

Toutefois, vous pouvez avoir des raisons d'inclure dans vos recommandations des installations qui produisent un excès d'électricité. Par exemple, vous pouvez compenser la baisse progressive de l'efficacité des panneaux (efficiencyDepreciationFactor) en autorisant une production excédentaire au début de la durée de vie d'une installation. Pour en savoir plus, consultez Valeurs requises pour l'analyse financière.

Quelles que soient vos raisons, si vous incluez dans vos calculs des installations solaires qui produisent un excédent d'électricité, sachez que les calculs expliqués ici ne couvrent pas ce scénario.

Valeurs requises pour l'analyse financière pour les établissements situés en dehors des États-Unis

Pour 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 dans le calcul de installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh : quantité d'énergie solaire captée par une disposition au cours d'une année, en kWh d'électricité CC, pour un panelsCount donné. Vous utilisez cette valeur pour calculer l'énergie solaire utilisable comme électricité CA dans un foyer (initialAcKwhPerYear) de chaque installationSize, en tenant compte de toute perte d'énergie lors de la conversion de CC en CA.

En outre, vous devez collecter des valeurs spécifiques à l'emplacement pour les variables suivantes que vous utiliserez dans les calculs :

  • billCostModel() : votre modèle pour déterminer le coût, en devise locale, payé par un foyer pour l'utilisation d'un nombre donné de kWh. Le prix de l'électricité facturé par un fournisseur d'énergie 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 : facteur d'augmentation annuelle du coût de l'électricité. L'API Solar utilise 1,022 (augmentation annuelle de 2,2 %) pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • dcToAcDerate : efficacité avec laquelle un onduleur convertit le courant électrique continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif utilisé dans un foyer. L'API Solar utilise 85 % pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • discountRate : l'API Solar utilise 1,04 (augmentation annuelle de 4 %) pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur en fonction de votre zone géographique.
  • efficiencyDepreciationFactor : mesure dans laquelle l'efficacité des panneaux solaires diminue chaque année. L'API Solar utilise 0,995 (diminution annuelle de 0,5 %) pour les emplacements aux États-Unis. Ajustez cette valeur si nécessaire pour votre région.
  • incentives : incluez toutes les incitations financières à installer des panneaux solaires accordées par les organismes gouvernementaux de votre région.
  • installationCostModel() : méthode permettant d'estimer le coût d'installation de panneaux solaires en devise locale pour un installationSize donné. Le modèle de coût tient généralement compte des coûts de main-d'œuvre et de matériel locaux pour un installationSize donné.
  • installationLifeSpan : durée de vie prévue de l'installation solaire. L'API Solar utilise une durée de 20 ans. Ajustez cette valeur en fonction de votre région.
  • kWhConsumptionModel() : votre modèle pour déterminer la quantité d'énergie consommée par un foyer en fonction d'une facture mensuelle. Dans sa forme la plus simple, vous diviseriez la facture par le coût moyen d'un kWh dans la région du foyer.
  • monthlyBill : facture d'électricité mensuelle moyenne d'un foyer.
  • monthlyKWhEnergyConsumption : estimation de la quantité moyenne d'électricité consommée par le foyer à un emplacement donné en un mois, mesurée en kWh.

Grâce à ces valeurs et aux informations fournies par la réponse de l'API, vous pouvez effectuer les calculs nécessaires pour recommander le meilleur installationSize pour les emplacements non couverts par l'API Solar.

Étapes de calcul

Les étapes suivantes sont basées sur la méthodologie de l'API Solar. Vous devrez peut-être ajuster votre méthodologie en fonction des informations disponibles pour votre zone géographique.

  1. Calculez la consommation d'énergie annuelle du foyer à l'emplacement d'entrée :

    1. Estimer ou demander la facture mensuelle du foyer.
    2. Calculez la valeur monthlyKWhEnergyConsumption à partir de la facture mensuelle. (Si vous connaissez la valeur de monthlyKWhEnergyConsumption, vous pouvez ignorer cette étape.) Exemple :

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calculez annualKWhEnergyConsumption en multipliant monthlyKWhEnergyConsumption par 12 :

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Obtenez la réponse de l'API pour le foyer cible :

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

    La réponse inclut l'ensoleillement exploitable, l'espace de toit exploitable et une ou plusieurs configurations de panneaux solaires possibles.

  3. Calculez la production annuelle d'énergie solaire CA de chaque installationSize proposé par l'API en multipliant la valeur yearlyEnergyDcKwh fournie par l'API dans chaque instance SolarPanelConfig par votre dcToAcDerate local :

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. Vous pouvez également exclure toute instance SolarPanelConfig qui produit plus d'électricité que la consommation annuelle du foyer (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Calculez la production d'énergie solaire sur la durée de vie (LifetimeProductionAcKwh) de chaque installationSize renvoyée :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez la quantité d'électricité que l'installation produira chaque année, en appliquant le efficiencyDepreciationFactor de manière exponentielle à chaque année après la première.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul de la production d'énergie sur la durée de vie, en supposant une valeur installationLifeSpan de 20 ans. Chaque ligne représente une année de production. Après la première année, la baisse d'efficacité est appliquée de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond à la production d'énergie de l'installation solaire sur toute sa durée de vie.

    Année Production annuelle d'énergie solaire (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    Total LifetimeProductionAcKwh

Étant donné que l'efficacité du panneau solaire diminue à un taux constant, il s'agit essentiellement d'une série géométrique où a = initialAcKwhPerYear et r = efficiencyDepreciationFactor. Nous pouvons utiliser une somme géométrique pour calculer LifetimeProductionAcKwh :

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

Le code Python suivant calcule la somme géométrique ci-dessus :

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

  1. Pour chaque installationSize renvoyé, calculez le coût de la consommation d'énergie sur la durée de vie si le installationSize est installé :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez le coût de l'électricité que le foyer devra acheter chaque année pour couvrir la consommation d'énergie non couverte par l'énergie solaire. Utilisez les valeurs de annualKWhEnergyConsumption et initialAcKwhPerYear que vous avez calculées précédemment. Pour chaque année après la première, appliquez les valeurs efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor et discountRate.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul du coût de l'électricité sur la durée de vie. Chaque ligne représente le coût de l'électricité pour une année de la durée de vie de l'installation solaire. Après la première année, l'augmentation du coût de l'électricité et le taux d'actualisation sont appliqués de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond au coût de l'électricité sur la durée de vie de l'installation solaire.

    Année Facture d'électricité annuelle dans la devise locale actuelle (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
    Total remainingLifetimeUtilityBill

Le code Python suivant renvoie un tableau de annualUtilityBillEstimate pour chaque année de 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. Calculer le coût de l'électricité sur la durée de vie si aucune installation solaire n'est installée :

    1. Pour chaque année de la durée de vie de l'installation solaire, calculez le coût de l'électricité que le foyer devra acheter chaque année si l'énergie solaire n'est pas installée. Utilisez la valeur de monthlyBill. Pour chaque année après la première, appliquez les valeurs costIncreaseFactor et discountRate à monthlyBill.
    2. Additionnez les totaux de toutes les années.

    Le tableau suivant montre un exemple de calcul du coût de l'électricité sur la durée de vie sans énergie solaire. Chaque ligne représente le coût de l'électricité pour une année sur le même nombre d'années que la durée de vie d'une installation solaire. Après la première année, l'augmentation du coût de l'électricité et le taux d'actualisation sont appliqués de manière exponentielle. Enfin, la somme de toutes les lignes correspond au coût de l'électricité sur la durée de vie sans installation solaire.

    Année Facture annuelle de charges courantes dans la devise locale actuelle
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Total costOfElectricityWithoutSolar

Le code suivant effectue le calcul ci-dessus :

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

  1. Pour chaque taille d'installation, calculez le coût d'installation :

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Ajoutez les incitations financières disponibles pour l'emplacement du foyer.

  3. Pour chaque taille d'installation, calculez les coûts totaux associés à l'installation de panneaux solaires :

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. Pour chaque taille d'installation, calculez les économies totales associées à l'installation de panneaux solaires :

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Sélectionnez la taille d'installation qui vous permet de réaliser le plus d'économies.

Une fois vos calculs terminés

En utilisant les informations que vous fournissez, les informations renvoyées par l'API Solar et les calculs ci-dessus, vous devriez être en mesure de recommander des tailles d'installations solaires qui permettent aux foyers de votre région de réaliser un maximum d'économies.

Dans les recommandations que vous fournissez à votre utilisateur final, vous pouvez également inclure les informations suivantes renvoyées par l'API dans l'objet SolarPotential du champ solarPotential :

  • La quantité d'ensoleillement utilisable qu'une maison reçoit chaque année, qui est renvoyée dans le champ maxSunshineHoursPerYear de l'objet SolarPotential.
  • La surface de toit (en pieds carrés) pouvant être utilisée pour une installation solaire, qui est renvoyée dans le champ wholeRoofStats de l'objet SolarPotential.
  • Facture d'électricité mensuelle moyenne du foyer.
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