Ce document explique comment l'API Solar calcule les différentes valeurs qu'elle utilise pour recommander des installations de panneaux solaires et estimer les coûts et les économies pour les adresses aux États-Unis.
Si vous saisissez l'adresse d'une résidence dans une région couverte des États-Unis, l'API Solar affiche les estimations suivantes:
- La quantité de lumière solaire que la maison reçoit chaque année
- Espace disponible sur le toit pour une installation solaire
- Économies en dollars américains que la maison peut s'attendre à réaliser sur la durée de vie de 20 ans d'un système solaire
- La facture d'électricité mensuelle moyenne des foyers de votre région, que vous pouvez ajuster pour votre maison
- Taille recommandée, mesurée en kilowatts (kW), pour un système solaire sur la maison
Bien que l'API Solar fournisse des estimations pour toute structure pour laquelle elle dispose de données, les estimations qu'elle fournit sont les mieux adaptées aux résidences ou aux petites structures commerciales. L'API Solar recommande des tailles d'installation solaire qui maximisent les économies sans produire plus d'énergie en une année que ce qu'un ménage peut consommer. L'API Solar ne calcule pas les valeurs liées à la production d'énergie excédentaire.
Les tailles d'installation recommandées sont limitées à la consommation d'énergie annuelle pour plusieurs raisons, mais principalement parce que les ménages américains ne bénéficient actuellement que peu ou pas du tout d'un avantage financier de la production d'énergie excédentaire. Dans les zones géographiques des États-Unis où le comptage net est appliqué, les crédits générés par la production d'énergie excédentaire expirent généralement au fil du temps.
Valeurs requises pour l'analyse financière pour les établissements situés aux 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 pour calculerinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh:quantité d'énergie solaire qu'une mise en page capture au cours d'une année, en kWh CC, pour unpanelsCountspécifique. Vous utiliserez cette valeur pour calculer la production annuelle d'énergie solaire (initialAcKwhPerYear) en courant alternatif de chaqueinstallationSize.
De plus, vous devez collecter des valeurs spécifiques à l'emplacement pour les variables suivantes que vous utiliserez dans les calculs:
- billCostModel():votre modèle permettant de déterminer le coût, en devise locale, payé par un ménage pour l'utilisation d'un nombre donné de kWh. Le montant facturé par un fournisseur d'électricité 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 ménage. Vous devrez peut-être estimer un coût moyen.
- costIncreaseFactor:l'API Solar utilise 1,022 (2,2 % d'augmentation annuelle) pour les emplacements situés aux États-Unis.
- dcToAcDerate:efficacité à laquelle un onduleur convertit l'électricité CC produite par les panneaux solaires en électricité AC utilisée dans un foyer. L'API Solar utilise 85 % pour les États-Unis.
- discountRate:l'API Solar utilise 1,04 (4 % d'augmentation annuelle) pour les emplacements aux États-Unis.
- efficiencyDepreciationFactor:taux de diminution de l'efficacité des panneaux solaires chaque année. L'API Solar utilise 0,995 (0,5 % de diminution annuelle) pour les États-Unis.
- incentives:incluez toute incitation financière à installer des panneaux solaires proposée par les autorités administratives de votre région.
- installationCostModel():votre méthode pour estimer le coût d'installation d'un système solaire en devise locale pour un
installationSizedonné. Le modèle de coûts tient généralement compte des coûts de main-d'œuvre et des matériaux locaux pour uninstallationSizedonné. - installationLifeSpan:durée de vie prévue de l'installation solaire. L'API Solar utilise 20 ans. Ajustez cette valeur si nécessaire pour votre région.
- kWhConsumptionModel():modèle permettant de déterminer la quantité d'énergie consommée par un ménage en fonction d'une facture mensuelle. Dans sa forme la plus simple, vous devez diviser la facture par le coût moyen d'un kWh dans la région du foyer.
- monthlyBill:facture d'électricité mensuelle moyenne d'un ménage concerné.
- monthlyKWhEnergyConsumption:estimation de la quantité moyenne d'électricité consommée par le foyer à un emplacement donné en un mois, mesurée en kWh.
Avec ces valeurs et les informations fournies par la réponse de l'API, vous pouvez effectuer les calculs nécessaires pour recommander le meilleur installationSize pour les zones géographiques non couvertes par l'API Solar.
Fonctionnement
La facture d'électricité mensuelle moyenne est la clé du reste des calculs.
L'API Solar base initialement ses calculs sur un montant de facture mensuel présélectionné. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un montant différent qui reflète plus précisément votre propre facture mensuelle moyenne.
Connaissant le montant d'une facture mensuelle et le coût actuel de l'électricité dans un lieu donné, l'API Solar peut estimer le nombre de kilowattheures (kWh) d'électricité qu'un ménage consomme chaque mois. Pour connaître le coût actuel de l'électricité aux États-Unis et déterminer les kWh à partir d'une facture mensuelle, l'API Solar fait référence à des bases de données gérées par Clean Power Research.
L'API Solar évalue une ou plusieurs tailles d'installation solaire possibles en fonction du nombre de kWh consommés par un ménage, de la surface utilisable du toit de la maison et du potentiel solaire de l'emplacement de la maison, et recommande la taille qui génère le plus d'économies.
La taille d'une installation de panneaux solaires est mesurée en kW. La puissance nominale en kW dépend du nombre de panneaux solaires dans la configuration et de la puissance nominale, mesurée en watts, de chaque panneau.
La puissance nominale en kW d'une installation n'est pas la même que sa production d'énergie, qui est mesurée en kWh et est variable. La production en kWh d'une installation dépend de facteurs tels que:
- L'heure de la journée
- Météo
- Orientation du panneau par rapport au soleil
- Les ombres projetées sur les panneaux par des objets à proximité
- Potentiel solaire régional
- Âge de l'installation
L'API Solar inclut des facteurs tels que le potentiel solaire régional et l'âge de l'installation dans son estimation de la production d'énergie annuelle d'une installation solaire.
Pour déterminer la surface utilisable d'un toit et estimer la taille d'installation solaire qu'il peut supporter, l'API Solar utilise des images aériennes et une modélisation 3D avancée.
Explication détaillée des valeurs et des calculs
Les sections suivantes expliquent comment l'API Solar calcule les coûts, les économies et les tailles des installations solaires pour une structure donnée aux États-Unis.
Les explications des calculs utilisent des termes pour représenter les valeurs dans les calculs. Pour en savoir plus sur ces termes, consultez la définition des termes utilisés dans nos calculs.
Consommation énergétique annuelle des ménages
Comme indiqué précédemment, l'API Solar détermine la consommation mensuelle d'électricité en fonction du montant de la facture mensuelle et du coût de l'électricité dans la région où se trouve le ménage. Après avoir déterminé la consommation mensuelle d'électricité d'un foyer, nous calculons la consommation énergétique annuelle en kWh à l'aide de la formule suivante:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
La consommation énergétique d'un foyer est supposée rester la même d'une année à l'autre pendant toute la durée de vie d'une installation solaire. L'API Solar part du principe que la durée de vie d'une installation solaire est de 20 ans.
Production annuelle d'énergie solaire
L'API Solar estime la production d'énergie annuelle d'une installation solaire en tenant compte de facteurs tels que l'intensité du soleil, l'angle du soleil et le nombre d'heures d'ensoleillement utilisable par an dans une région.
Les installations solaires produisent de l'électricité à courant continu (CC), qui doit être convertie en courant alternatif (CA) par un onduleur avant de pouvoir l'utiliser dans votre maison. Une partie de l'électricité est perdue lors du processus de conversion, et l'efficacité de l'onduleur détermine l'ampleur de cette perte.
L'efficacité du processus de conversion est appelée fréquence de conversion CC/CA. Pour tenir compte de la perte, l'API Solar multiplie la production annuelle de l'installation solaire par un facteur de réduction CC/CA de 0,85. Le résultat est la production annuelle d'électricité en courant alternatif, comme indiqué dans la formule suivante:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
La quantité d'énergie produite par une installation diminue d'environ 0,5 % par an pendant toute sa durée de vie. Pour tenir compte de cela, après la première année, l'API Solar multiplie la production annuelle en courant alternatif d'une installation par 99,5 %, ou 0,995, chaque année sur la durée de vie estimée de 20 ans de l'installation. Ce point est illustré dans le tableau suivant.
| Année | Production annuelle d'énergie solaire (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0,995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0,99519 |
Étant donné que l'efficacité des panneaux solaires 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))
Coût de l'électricité avec l'énergie solaire
Si la taille d'une installation est limitée par la taille du toit ou par d'autres facteurs, l'installation solaire peut produire moins d'électricité que ce que consomme un ménage. Dans ce cas, le ménage devra probablement payer une facture d'électricité chaque année, comme indiqué dans la formule suivante:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Pour tenir compte de ce coût, l'API Solar applique un modèle de coût de facture à la quantité estimée d'électricité, en kWh, dont le ménage aura besoin auprès d'un fournisseur d'énergie pendant la durée de vie de l'installation solaire. La formule suivante illustre ce calcul:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Pour tenir compte de l'augmentation annuelle du coût de l'électricité, nous appliquons un costIncreaseFactor de 2,2 %, ou 0,22, par an pour les États-Unis:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
En raison de l'inflation, nous devons déduire la valeur de la devise dans nos estimations des coûts futurs. Pour tenir compte de cela, nous appliquons un taux de remise de 4 % à notre modèle pour les établissements situés aux États-Unis:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
Le tableau suivant indique comment la facture d'électricité de chaque année est calculée sur la durée de vie d'une installation solaire. La remainingLifetimeUtilityBill correspond à la somme totale des factures d'électricité pour chacune des 20 années de durée de vie de l'installation solaire.
| Année | Facture annuelle d'électricité et de gaz en valeur de la devise locale actuelle (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0,99519) x 1,02219 / 1,0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| Total | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + …. + annualUtilityBillEstimateYear20 |
Coût de l'électricité sans énergie solaire
Pour calculer l'économie qu'un ménage peut réaliser s'il installe des panneaux solaires, nous devons également calculer ce qu'il pourrait payer s'il ne le fait pas.
Nous devons à nouveau tenir compte de l'augmentation du coût de l'électricité et de l'inflation en appliquant le costIncreaseFactor de 1,022 et le discountRate de 1,04 au calcul, comme nous l'avons fait lorsque nous avons calculé le coût de l'électricité avec l'énergie solaire.
Le tableau suivant montre comment la facture d'électricité annuelle sans système solaire est calculée sur la durée de vie d'une installation solaire. costOfElectricityWithoutSolar correspond à la somme totale des factures d'électricité sur la même période de 20 ans que nous avons utilisée pour le coût de l'électricité avec l'énergie solaire.
| Année | Facture annuelle de charge courante (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1,022 / 1,04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1,02219 / 1,0419 |
| Total | Somme de toutes les factures annuelles, qui peut également s'exprimer comme suit : costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthlyBill |
Coût de l'installation d'un système solaire
L'API Solar inclut le coût d'installation de la configuration solaire recommandée dans les estimations qu'elle fournit. Pour estimer le coût d'une installation, l'API Solar utilise un modèle de coût d'installation localisé et la taille de l'installation.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Avantages
Les organismes gouvernementaux peuvent proposer des incitations à installer des panneaux solaires. Les incitations prennent souvent la forme de crédits d'impôt. En fonction de la zone géographique du foyer, l'API Solar soustrait les aides actuellement disponibles du coût total estimé.
Coût total avec installation solaire
L'API Solar calcule le coût total sur 20 ans d'une configuration solaire à l'aide de la formule suivante:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Économies totales
L'API Solar calcule les économies pour le ménage à l'aide de la formule suivante:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
L'API Solar effectue les calculs ci-dessus pour chaque taille d'installation possible, puis recommande la taille d'installation qui offre les économies maximales pour le ménage. Le montant des économies estimées est renvoyé avec la recommandation.