Questa sezione descrive come eseguire i calcoli che ti consentono di determinare la configurazione solare migliore per le famiglie in località diverse dagli Stati Uniti. Per calcolare i consigli, devi modellare i costi di installazione dei pannelli solari e i risparmi che generano utilizzando i dati di una risposta dell'API Solar.
Per le località degli Stati Uniti, l'API Solar restituisce un'istanza dell'oggetto FinancialAnalysis per ogni dimensione della bolletta elettrica per la località inserita. Utilizza le informazioni in questi casi per determinare la bolletta, il consumo di energia e, in ultima analisi, i risparmi associati a ogni dimensione dell'impianto solare.
Per le località al di fuori degli Stati Uniti, la risposta dell'API non include le istanze FinancialAnalysis, pertanto devi calcolare autonomamente il costo e il risparmio per ogni configurazione solare prima di poter consigliare la migliore. Per eseguire i calcoli, devi raccogliere dati specifici per località e seguire le indicazioni riportate in questo documento.
Puoi modellare i tuoi calcoli in base a quelli utilizzati dall'API Solar per le località degli Stati Uniti. Per una spiegazione di questi calcoli, consulta Calcolare i risparmi sui costi (Stati Uniti).
Configurazioni dei pannelli solari
Per le località al di fuori degli Stati Uniti, le informazioni su ogni configurazione dei pannelli solari di cui hai bisogno per l'analisi finanziaria sono fornite nel campo SolarPanelConfig.
Il numero di istanze SolarPanelConfig restituite dipende dalle dimensioni del tetto della località di input. Per i calcoli, hai bisogno dei valori dei seguenti due campi:
panelsCount: il numero di riquadri utilizzati in questa configurazione.yearlyEnergyDcKwh: la quantità di energia solare, in kWh di elettricità CC, prodotta da questa configurazione nell'arco di un anno, in base alle dimensioni del pannello definite dai seguenti campi nell'oggettoSolarPotential:panelHeightMeters: l'altezza del pannello in metri.panelWidthMeters: la larghezza del pannello in metri.panelCapacityWatts: la potenza nominale del pannello in watt.
L'esempio seguente mostra un'istanza dell'oggetto SolarPanelConfig nel
solarPanelConfigs campo di una risposta alla richiesta:
"solarPanelConfigs": [
{
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
"roofSegmentSummaries": [
{
"pitchDegrees": 16.253168,
"azimuthDegrees": 169.41516,
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
}
]
}
]
Per le installazioni solari, installationSize si riferisce all'uscita in kW anziché alla superficie o al numero di pannelli ed è definito come segue:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Modificare le stime di produzione di energia per diverse classificazioni dei pannelli
Per calcolare il valore yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilizza la potenza
indicata nel campo panelCapacityWatts, che attualmente è 250 W.
Se devi utilizzare una potenza nominale del pannello diversa nei calcoli e le dimensioni dei pannelli sono approssimativamente paragonabili ai valori nei campi panelHeightMeters e panelWidthMeters, puoi modificare i calcoli moltiplicando il valore restituito dall'API nel campo yearlyEnergyDcKwh per il rapporto tra la potenza nominale e il valore in panelCapacityWatts.
Ad esempio, se la potenza nominale dei pannelli è 400 W e panelCapacityWatts
è 250 W, moltiplica il valore di yearlyEnergyDcKwh, calcolato dall'API utilizzando panelCapacityWatts, per un fattore 400/250, ovvero 1,6. Se la potenza del pannello è di 200 W, moltiplica yearlyEnergyDcKwh per 200/250, ovvero 0,8.
Produzione di energia in eccesso
La contabilizzazione dell'energia in eccesso che potrebbe essere prodotta da un'installazione solare non rientra nell'ambito dei calcoli dell'API Solar. Infatti, se l'API Solar restituisce più possibili istanze di SolarPanelConfig per un determinato nucleo familiare, non prende in considerazione risultati o configurazioni che producono più energia del consumo medio stimato delle famiglie negli Stati Uniti nel SolarPanelConfig.FinancialAnalysis
Tuttavia, potresti avere motivi per includere nelle tue raccomandazioni installazioni che producono energia elettrica in eccesso. Ad esempio, potresti compensare il declino graduale dell'efficienza del pannello (efficiencyDepreciationFactor) consentendo una produzione in eccesso nella prima parte della vita di un'installazione. Per maggiori informazioni, consulta Valori obbligatori per l'analisi finanziaria.
Qualunque sia il motivo, se includi nei calcoli installazioni solari che producono elettricità in eccesso, tieni presente che i calcoli illustrati qui non coprono questo scenario.
Valori obbligatori per l'analisi finanziaria per località al di fuori degli Stati Uniti
Per ogni istanza SolarPanelConfig nella risposta dell'API, sono necessari due valori per eseguire l'analisi finanziaria per quell'istanza:
panelsCount: il numero di pannelli solari in un'installazione. Utilizza questo valore per il calcolo delinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: la quantità di energia solare catturata da un layout nel corso di un anno, in kWh di elettricità CC, in base a unpanelsCountspecifico. Utilizza questo valore per calcolare l'energia solare utilizzabile come energia elettrica CA in un'abitazione (initialAcKwhPerYear) di ogniinstallationSize, tenendo conto di eventuali perdite di energia durante la conversione da CC a CA.
Inoltre, devi raccogliere valori specifici per località per le seguenti variabili che utilizzerai nei calcoli:
- billCostModel(): il tuo modello per determinare il costo, in valuta locale, pagato da un nucleo familiare per l'utilizzo di un determinato numero di kWh. L'importo addebitato da un fornitore di servizi pubblici per l'elettricità può variare da un giorno all'altro o da un'ora all'altra, a seconda di fattori quali la domanda, l'ora del giorno e la quantità di elettricità consumata dal nucleo familiare. Potresti dover stimare un costo medio.
- costIncreaseFactor: il fattore in base al quale il costo dell'elettricità aumenta ogni anno. L'API Solar utilizza 1,022 (aumento annuale del 2,2%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
- dcToAcDerate: l'efficienza con cui un inverter converte l'elettricità CC prodotta dai pannelli solari in elettricità CA utilizzata in un'abitazione. L'API Solar utilizza 85% per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
- discountRate: l'API Solar utilizza 1,04 (aumento annuale del 4%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua zona.
- efficiencyDepreciationFactor: il grado di calo dell'efficienza dei pannelli solari ogni anno. L'API Solar utilizza 0,995 (0,5% diminuzione annuale) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua area.
- incentivi: includi eventuali incentivi monetari per l'installazione di pannelli solari offerti da enti governativi della tua zona.
- installationCostModel(): il tuo metodo per stimare il costo dell'installazione di un impianto solare in valuta locale per un determinato
installationSize. Il modello di costo in genere tiene conto dei costi locali di manodopera e materiali per un determinatoinstallationSize. - installationLifeSpan: la durata prevista dell'impianto solare. L'API Solar utilizza 20 anni. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua area.
- kWhConsumptionModel(): il modello per determinare la quantità di energia consumata da un nucleo familiare in base a una fattura mensile. Nella sua forma più semplice, devi dividere la bolletta per il costo medio di un kWh nella località del nucleo familiare.
- monthlyBill: la bolletta elettrica mensile media di un nucleo familiare soggetto.
- monthlyKWhEnergyConsumption: una stima della quantità media di energia elettrica consumata in un mese dal nucleo familiare in una determinata località, misurata in kWh.
Con questi valori e le informazioni fornite dalla risposta dell'API, puoi eseguire i calcoli necessari per consigliare il installationSize migliore per le località non coperte dall'API Solar.
Passaggi di calcolo
I passaggi che seguono si basano sulla metodologia dell'API Solar. Potresti dover modificare la metodologia in base alle informazioni disponibili per la tua località.
Calcola il consumo energetico annuale del nucleo familiare nella località inserita:
- Stimare o richiedere la bolletta mensile per il nucleo familiare.
- Calcola il valore monthlyKWhEnergyConsumption dalla bolletta mensile. Se conosci il valore monthlyKWhEnergyConsumption, puoi saltare questo passaggio. Ad esempio:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
- Calcola annualKWhEnergyConsumption moltiplicando monthlyKWhEnergyConsumption per 12:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Ottieni la risposta dell'API per il nucleo familiare di destinazione:
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
La risposta include luce solare utilizzabile, spazio sul tetto utilizzabile e una o più possibili configurazioni dei pannelli solari.
Calcola la produzione annuale di energia solare in corrente alternata di ogni
installationSizeproposto dall'API moltiplicando il valoreyearlyEnergyDcKwhfornito dall'API in ogni istanzaSolarPanelConfigper il tuo valore dcToAcDerate locale:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerate(Facoltativo) Rimuovi dall'analisi qualsiasi istanza
SolarPanelConfigche produce più elettricità di quella consumata annualmente dal nucleo familiare (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Calcolo della produzione di energia solare totale (LifetimeProductionAcKwh) di ogni installationSize restituito:
- Per ogni anno del ciclo di vita dell'impianto solare, calcola la quantità di elettricità che l'impianto produrrà ogni anno, applicando il efficiencyDepreciationFactor in modo esponenziale a ogni anno successivo al primo.
- Aggiungi i totali per tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare la produzione di energia nel corso della vita utile, supponendo un installationLifeSpan di 20 anni. Ogni riga rappresenta un anno di produzione. Dopo il primo anno, il declino dell'efficienza viene applicato in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe corrisponde alla produzione di energia nel corso della vita dell'impianto solare.
Anno Produzione annuale di energia solare (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor : : 20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19 Totale LifetimeProductionAcKwh
Poiché l'efficienza dei pannelli solari diminuisce a una velocità costante, si tratta essenzialmente di una serie geometrica in cui a = potenzaACinkWhall'anno iniziale e r = coefficienteDeprecazioneEfficienza. Possiamo utilizzare una somma geometrica per calcolare il valore di LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Il seguente codice Python calcola la somma geometrica riportata sopra:
def LifetimeProductionAcKwh(
dcToAcDerate,
yearlyEnergyDcKwh,
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan):
return (
dcToAcDerate *
yearlyEnergyDcKwh *
(1 - pow(
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan)) /
(1 - efficiencyDepreciationFactor))
Per ogni
installationSizerestituito, calcola il costo per l'intera vita utile del consumo di energia seinstallationSizeè installato:- Per ogni anno della durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare ogni anno per coprire il consumo energetico non soddisfatto dall'energia solare. Utilizza i valori per annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear che hai calcolato in precedenza. Per ogni anno successivo al primo, applica ai valori efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor e discountRate.
- Aggiungi i totali per tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo di tutta la vita utile dell'elettricità. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno nel ciclo di vita dell'impianto solare. Dopo il primo anno, sia l'aumento del costo dell'elettricità sia il tasso di sconto vengono applicati in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe corrisponde al costo totale dell'elettricità con l'impianto solare.
Anno Bolletta annuale delle utenze nel valore corrente della valuta locale (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 Totale remainingLifetimeUtilityBill
Il seguente codice Python restituisce un array di annualUtilityBillEstimate per ogni anno del 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
Calcolo del costo totale dell'elettricità se non viene installato un impianto solare:
- Per ogni anno della durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare ogni anno se non viene installato un impianto solare. Utilizza il valore per monthlyBill. Per ogni anno successivo al primo, applica i valori costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
- Aggiungi i totali per tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo per l'intera vita utile dell'elettricità senza energia solare. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno nell'arco dello stesso numero di anni della durata di un'installazione solare. Dopo il primo anno, sia l'aumento del costo dell'elettricità sia il tasso di sconto vengono applicati in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe è il costo per l'intera durata dell'elettricità senza installazione solare.
Anno Fattura annuale delle utenze nel valore corrente della valuta locale 1 annualBill = monthlyBill x 12 2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate : : 20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19 Totale costOfElectricityWithoutSolar
Il seguente codice esegue il calcolo riportato sopra:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))
Per ogni dimensione di installazione, calcola il costo di installazione:
costoInstallazione = modelloCostoInstallazioneLocale(
installationSize)Sommati eventuali incentivi monetari disponibili per la località del nucleo familiare.
Per ogni dimensione dell'impianto, calcola i costi totali associati all'installazione di impianti solari:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Per ogni dimensione dell'impianto, calcola il risparmio totale associato all'installazione di un impianto solare:
risparmi = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Seleziona la dimensione dell'installazione che offre il maggior risparmio.
Al termine dei calcoli
Utilizzando le informazioni che fornisci, le informazioni restituite dall'API Solar e i calcoli precedenti, dovresti essere in grado di consigliare le dimensioni dell'impianto solare che offrono il massimo risparmio sui costi per le famiglie della tua zona.
Nei consigli forniti all'utente finale, puoi anche includere
le seguenti informazioni restituite dall'API nell'oggetto SolarPotential
del campo solarPotential:
- La quantità di luce solare utilizzabile che una casa riceve ogni anno, restituita nel campo
maxSunshineHoursPerYeardell'oggettoSolarPotential. - La quantità di metri quadrati di un tetto che può essere utilizzata per un'installazione solare, che viene restituita nel campo
wholeRoofStatsdell'oggettoSolarPotential. - La bolletta mensile media dell'elettricità per il nucleo familiare.