Questa sezione descrive come eseguire i calcoli che consentono di determinare la migliore configurazione solare per i nuclei familiari in località al di fuori degli Stati Uniti. Per calcolare i consigli, devi modellare i costi di installazione dei pannelli solari e i risparmi che offrono 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 importo della bolletta elettrica per la località di input. Utilizza le informazioni contenute in queste istanze per determinare la bolletta, il consumo energetico 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, quindi devi calcolare autonomamente i costi e i risparmi per ogni configurazione solare prima di poter consigliare quella migliore. Per eseguire i calcoli, devi raccogliere dati specifici per la località e seguire le indicazioni riportate in questo documento.
Puoi modellare i tuoi calcoli su quelli utilizzati dall'API Solar per le località degli Stati Uniti. Per una spiegazione di questi calcoli, consulta Calcola i risparmi sui costi (Stati Uniti).
Configurazioni dei pannelli solari
Per le località al di fuori degli Stati Uniti, le informazioni su ogni configurazione di pannelli solari necessarie 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, devi utilizzare i valori dei seguenti due campi:
panelsCount: il numero di pannelli utilizzati in questa configurazione.yearlyEnergyDcKwh: la quantità di energia solare, in kWh di elettricità CC, prodotta da questa configurazione nel corso di un anno, in base alle dimensioni dei pannelli 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 campo solarPanelConfigs in una risposta alla richiesta:
"solarPanelConfigs": [
{
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
"roofSegmentSummaries": [
{
"pitchDegrees": 16.253168,
"azimuthDegrees": 169.41516,
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
}
]
}
]Per gli impianti solari, installationSize si riferisce alla potenza in kW anziché
all'area o al numero di pannelli ed è definito come:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Regola le stime della produzione di energia per diverse classificazioni dei pannelli
Per calcolare il valore yearlyEnergyDcKwh, l'API Solar utilizza la potenza nominale nel campo panelCapacityWatts, che attualmente è di 400 W.
Se devi utilizzare una potenza nominale dei pannelli diversa nei tuoi 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 500 W e panelCapacityWatts
è 400 W, moltiplica il valore di yearlyEnergyDcKwh, calcolato dall'API
utilizzando panelCapacityWatts, per un fattore di 500/400 o 1, 25. Se la potenza nominale del pannello è di 200 W, moltiplica yearlyEnergyDcKwh per 200/400 o 0, 5.
Produzione di energia in eccesso
La contabilizzazione dell'energia in eccesso che potrebbe essere prodotta da un impianto solare non rientra nell'ambito dei calcoli dell'API Solar. Infatti, se l'API Solar restituisce più istanze SolarPanelConfig possibili per un determinato nucleo familiare, l'API Solar non prende in considerazione i risultati o le configurazioni che producono più energia rispetto al consumo medio dei nuclei familiari degli Stati Uniti assunto in FinancialAnalysis.
Tuttavia, potresti avere dei motivi per includere nei tuoi consigli gli impianti che producono elettricità in eccesso. Ad esempio, potresti voler compensare il calo graduale dell'efficienza dei pannelli (efficiencyDepreciationFactor) consentendo una produzione in eccesso nella prima parte della vita di un impianto. Per maggiori informazioni, consulta Valori obbligatori per l'analisi finanziaria.
Qualunque siano i motivi, se nei tuoi calcoli includi impianti solari che producono elettricità in eccesso, tieni presente che i calcoli spiegati qui non coprono questo scenario.
Valori obbligatori per l'analisi finanziaria per località al di fuori degli Stati Uniti
Da ogni istanza SolarPanelConfig nella risposta dell'API, hai bisogno di due valori per eseguire l'analisi finanziaria per l'istanza:
panelsCount: il numero di pannelli solari in un impianto. Utilizza questo valore nel calcolo diinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: la quantità di energia solare catturata da un layout nel corso di un anno, in kWh di elettricità CC, dato unpanelsCountspecifico. Utilizza questo valore nel calcolo dell'energia solare utilizzabile come elettricità CA in un nucleo familiare (initialAcKwhPerYear) di ogniinstallationSize, tenendo conto di eventuali perdite di energia durante la conversione da CC a CA.
Inoltre, devi raccogliere i valori specifici della 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 una società di servizi pubblici per l'elettricità può variare di giorno in giorno o di ora in ora 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 di aumento annuale del costo dell'elettricità. L'API Solar utilizza 1,022 (aumento annuo del 2,2%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua area.
- dcToAcDerate: l'efficienza con cui un inverter converte l'elettricità CC prodotta dai pannelli solari in elettricità CA utilizzata in un nucleo familiare. L'API Solar utilizza l'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: di quanto diminuisce l'efficienza dei pannelli solari ogni anno. L'API Solar utilizza 0,995 (diminuzione annuale dello 0,5%) per le località degli Stati Uniti. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua area geografica.
- incentives: includi eventuali incentivi monetari per l'installazione di pannelli solari forniti da enti governativi della tua zona.
- installationCostModel(): il tuo metodo per stimare il costo dell'installazione di un impianto solare nella valuta locale per un determinato
installationSize. Il modello di costo tiene conto in genere dei costi locali della manodopera e dei materiali per una determinatainstallationSize. - installationLifeSpan: la durata prevista dell'impianto solare. L'API Solar utilizza 20 anni. Modifica questo valore in base alle esigenze della tua area geografica.
- kWhConsumptionModel(): il tuo modello per determinare la quantità di energia consumata da un nucleo familiare in base a una bolletta 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 mensile media dell'energia elettrica per un nucleo familiare soggetto.
- monthlyKWhEnergyConsumption: una stima della quantità media di elettricità 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 miglior installationSize per le località non coperte dall'API Solar.
Passaggi di calcolo
I passaggi seguenti 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 di input:
- Stima o richiedi la fattura mensile per il nucleo familiare.
- Calcola il valore di monthlyKWhEnergyConsumption dalla bolletta mensile. Se conosci il valore di 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 target:
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
La risposta include la luce solare utilizzabile, lo spazio utilizzabile sul tetto e una o più possibili configurazioni dei pannelli solari.
Calcola la produzione annuale di energia solare CA di ogni
installationSizeproposto dall'API moltiplicando il valoreyearlyEnergyDcKwhfornito dall'API in ogni istanzaSolarPanelConfigper il valore dcToAcDerate locale:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerateFacoltativamente, rimuovi dalla valutazione qualsiasi istanza
SolarPanelConfigche produce più elettricità di quella consumata annualmente dal nucleo familiare (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Calcola la produzione di energia solare totale (LifetimeProductionAcKwh) di ogni installationSize restituito:
- Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola la quantità di elettricità che l'impianto produrrà annualmente, applicando il valore efficiencyDepreciationFactor in modo esponenziale a ogni anno successivo al primo.
- Somma i totali di tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare la produzione di energia nel corso della vita dell'impianto, supponendo un valore di installationLifeSpan di 20 anni. Ogni riga rappresenta un anno di produzione. Dopo il primo anno, il calo di efficienza viene applicato in modo esponenziale. Infine, la somma di tutte le righe è la produzione di energia nel ciclo di 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 del pannello solare decade a un tasso costante, si tratta essenzialmente di una serie geometrica in cui a = initialAcKwhPerYear e r = efficiencyDepreciationFactor. Possiamo utilizzare una somma geometrica per calcolare il valore LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))Il seguente codice Python calcola la somma geometrica di cui sopra:
def LifetimeProductionAcKwh( dcToAcDerate, yearlyEnergyDcKwh, efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan): return ( dcToAcDerate * yearlyEnergyDcKwh * (1 - pow( efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Per ogni
installationSizerestituito, calcola il costo del consumo energetico nel corso della vita utile se viene installatoinstallationSize:- Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare annualmente per coprire il consumo energetico non soddisfatto dall'energia solare. Utilizza i valori di annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear che hai calcolato in precedenza. Per ogni anno successivo al primo, applica ai valori efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor e discountRate.
- Somma i totali di tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo dell'elettricità nel corso della durata. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno 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 della valuta locale corrente (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 di 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
Calcola il costo dell'elettricità nel corso del ciclo di vita se non viene installato un impianto solare:
- Per ogni anno di durata dell'impianto solare, calcola il costo dell'elettricità che il nucleo familiare dovrà acquistare annualmente se non viene installato l'impianto solare. Utilizza il valore di monthlyBill. Per ogni anno successivo al primo, applica i valori costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
- Somma i totali di tutti gli anni.
La tabella seguente mostra un esempio di come calcolare il costo dell'elettricità nel corso della vita senza energia solare. Ogni riga rappresenta il costo dell'elettricità per un anno per lo stesso numero di anni della durata di un 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 senza installazione di impianti solari.
Anno Bolletta annuale delle utenze nel valore della valuta locale corrente 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 dell'impianto, calcola il costo di installazione:
installationCost = localInstallationCostModel(
installationSize)Somma tutti gli incentivi monetari disponibili per la località del nucleo familiare.
Per ogni dimensione dell'impianto, calcola i costi totali associati all'installazione dell'impianto solare:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Per ogni dimensione dell'impianto, calcola i risparmi totali associati all'installazione di impianti solari:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Seleziona le dimensioni dell'impianto che offrono il maggior risparmio.
Al termine dei calcoli
Utilizzando le informazioni che fornisci, quelle restituite dall'API Solar e i calcoli riportati sopra, dovresti essere in grado di consigliare le dimensioni degli impianti solari che offrono il massimo risparmio sui costi per i nuclei familiari della tua zona.
Nei consigli che fornisci 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. - Quanti piedi quadrati di un tetto possono essere utilizzati per un impianto solare, che viene restituito nel campo
wholeRoofStatsdell'oggettoSolarPotential. - La bolletta media mensile dell'energia elettrica per il nucleo familiare.