חישוב העלויות והחיסכון של אנרגיה סולארית במיקומים מחוץ לארה"ב

מפתחים באזור הכלכלי האירופי (EEA)

בקטע הזה מוסבר איך לבצע את החישובים שמאפשרים לקבוע את התצורה הסולארית הטובה ביותר למשקי בית במקומות מחוץ לארה"ב. כדי לחשב את ההמלצות, צריך ליצור מודל של עלויות ההתקנה של לוחות סולאריים ושל החיסכון שהם מספקים באמצעות הנתונים מתגובה של Solar API.

במיקומים בארה"ב, ה-Solar API מחזיר מופע של האובייקט FinancialAnalysis לכל גודל של חשבון חשמל במיקום שצוין. אתם יכולים להשתמש במידע שבמופעים האלה כדי לקבוע את החשבון, את צריכת האנרגיה ובסופו של דבר את החיסכון שמשויך לכל גודל של התקנת לוחות סולאריים.

במיקומים מחוץ לארה"ב, התגובה מה-API לא כוללת את המופעים של FinancialAnalysis, ולכן צריך לחשב את העלות והחיסכון של כל תצורה סולארית בעצמכם לפני שתוכלו להמליץ על התצורה הטובה ביותר. כדי לבצע את החישובים, צריך לאסוף נתונים ספציפיים למיקום ולפעול לפי ההנחיות שבמסמך הזה.

אתם יכולים לבסס את החישובים שלכם על החישובים ש-Solar API משתמש בהם למיקומים בארה"ב. הסבר על החישובים האלה מופיע במאמר חישוב החיסכון בעלויות (ארה"ב).

הגדרות של לוחות סולאריים

במיקומים מחוץ לארה"ב, המידע על כל תצורה של לוחות סולאריים שנדרש לניתוח פיננסי מופיע בשדה SolarPanelConfig. מספר המופעים של SolarPanelConfig שמוחזרים תלוי בגודל הגג של מיקום הקלט. כדי לבצע את החישובים, צריך את הערכים משני השדות הבאים:

  • ‫panelsCount: מספר הלוחות שמשמשים בתצורה הזו.
  • ‫yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית, בקוט"ש של חשמל DC, שהתצורה הזו מייצרת במהלך שנה, בהתאם לגודל הלוח שמוגדר בשדות הבאים באובייקט SolarPotential:

בדוגמה הבאה מוצג מופע אחד של האובייקט SolarPanelConfig בשדה solarPanelConfigs בתגובה לבקשה:

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

במערכות סולאריות, installationSize מתייחס לתפוקה בקילוואט ולא לשטח או למספר הלוחות, ומוגדר כך:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

התאמת ההערכות של ייצור האנרגיה לדירוגים שונים של פאנלים

כדי לחשב את הערך של yearlyEnergyDcKwh, ה-Solar API משתמש בדירוג ההספק בשדה panelCapacityWatts, שהוא כרגע 400W.

אם אתם צריכים להשתמש בדירוג הספק שונה של פאנלים בחישובים שלכם, והמידות של הפאנלים דומות פחות או יותר לערכים בשדות panelHeightMeters ו-panelWidthMeters, אתם יכולים להתאים את החישובים על ידי הכפלת הערך שהוחזר על ידי ה-API בשדה yearlyEnergyDcKwh ביחס של דירוג ההספק שלכם לערך ב-panelCapacityWatts.

לדוגמה, אם דירוג ההספק של הלוחות הוא 500W ו-panelCapacityWatts הוא 400W, מכפילים את הערך של yearlyEnergyDcKwh, שה-API חישב באמצעות panelCapacityWatts, בפקטור של 500/400, או 1.25. אם דירוג ההספק של הפאנל הוא 200W, מכפילים את yearlyEnergyDcKwh ב-200/400, או ב-0.5.

ייצור אנרגיה עודפת

החישובים של Solar API לא כוללים את האנרגיה העודפת שעשויה להיות מופקת על ידי מערכת סולארית. למעשה, אם Solar API מחזיר כמה מופעים אפשריים של SolarPanelConfig למשק בית מסוים, הוא לא מביא בחשבון תוצאות או הגדרות שמפיקות יותר חשמל מהצריכה הממוצעת המשוערת של משק בית בארה"ב ב-FinancialAnalysis.

עם זאת, יכולות להיות סיבות לכלול בהמלצות מתקנים שמייצרים עודף חשמל. לדוגמה, יכול להיות שתרצו לפצות על הירידה ההדרגתית ביעילות הפאנלים (efficiencyDepreciationFactor) על ידי ייצור עודף בחלק הראשון של חיי ההתקנה. למידע נוסף, קראו את המאמר ערכים נדרשים לניתוח פיננסי.

אם אתם כוללים בחישובים שלכם מתקנים סולאריים שמייצרים עודף חשמל, חשוב שתדעו שהחישובים שמוסברים כאן לא מכסים את התרחיש הזה.

ערכים נדרשים לניתוח פיננסי במיקומים מחוץ לארה"ב

מכל מופע של SolarPanelConfig בתגובה מה-API, צריך שני ערכים כדי לבצע את הניתוח הפיננסי של המופע הזה:

  • ‫panelsCount: מספר הלוחות הסולאריים בהתקנה. אתם משתמשים בערך הזה בחישוב של installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: כמות האנרגיה הסולארית שהמערך קולט במהלך שנה, בקוט"ש של חשמל בזרם ישר (DC), בהתאם לpanelsCount ספציפי. הערך הזה משמש לחישוב האנרגיה הסולארית שאפשר להשתמש בה כחשמל בזרם חילופין (AC) במשק בית (initialAcKwhPerYear) בכל installationSize, תוך התחשבות באובדן אנרגיה במהלך ההמרה מזרם ישר (DC) לזרם חילופין (AC).

בנוסף, צריך לאסוף ערכים ספציפיים למיקום עבור המשתנים הבאים, שבהם תשתמשו בחישובים:

  • ‫billCostModel(): המודל שלכם לקביעת העלות, במטבע המקומי, שמשלם משק בית על שימוש במספר נתון של קוט"ש. התעריפים של חברות התשתיות יכולים להשתנות מיום ליום או משעה לשעה, בהתאם לגורמים כמו הביקוש, השעה ביום וכמות החשמל שהמשתמשים מאותו בית צורכים. יכול להיות שתצטרכו להעריך עלות ממוצעת.
  • ‫costIncreaseFactor: הגורם שמשפיע על העלייה השנתית בעלות החשמל. ב-Solar API נעשה שימוש בערך 1.022 (עלייה שנתית של 2.2%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
  • ‫dcToAcDerate: היעילות שבה מהפך מתח ממיר את החשמל בזרם ישר (DC) שמיוצר על ידי הלוחות הסולאריים לחשמל בזרם חילופין (AC) שמשמש בבית. ב-Solar API, הערך שמוגדר למיקומים בארה"ב הוא 85%. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
  • ‫discountRate: ב-Solar API, הערך שמוגדר למיקומים בארה"ב הוא 1.04 (עלייה שנתית של 4%). אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
  • ‫efficiencyDepreciationFactor: שיעור הירידה ביעילות של הלוחות הסולאריים בכל שנה. ב-Solar API נעשה שימוש בערך 0.995 (ירידה שנתית של 0.5%) למיקומים בארה"ב. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
  • תמריצים: תמריצים כספיים להתקנת לוחות סולאריים שניתנים על ידי ישויות ממשלתיות באזור שלכם.
  • ‫installationCostModel(): השיטה שלכם להערכת עלות ההתקנה של מערכת סולארית במטבע מקומי ל-installationSize נתון. מודל העלות בדרך כלל מביא בחשבון את עלויות העבודה והחומרים המקומיות ב-installationSize נתון.
  • ‫installationLifeSpan: משך החיים הצפוי של המערכת הסולארית. ב-Solar API משתמשים ב-20 שנים. אפשר לשנות את הערך הזה לפי הצורך באזור שלכם.
  • ‫kWhConsumptionModel(): המודל לקביעת כמות האנרגיה שמשק בית צורך על סמך חשבון חודשי. בצורה הפשוטה ביותר, מחלקים את החשבון בעלות הממוצעת של קוט"ש במיקום של משק הבית.
  • ‫monthlyBill: חשבון החשמל החודשי הממוצע של משק הבית הרלוונטי.
  • ‫monthlyKWhEnergyConsumption: הערכה של כמות החשמל הממוצעת שצורכים המשתמשים מאותו בית במיקום נתון בחודש, בקוט"ש.

בעזרת הערכים האלה והמידע שמתקבל בתגובה מה-API, אתם יכולים לבצע את החישובים הנדרשים כדי להמליץ על installationSize הכי טוב למיקומים שלא נכללים ב-Solar API.

שלבי החישוב

השלבים הבאים מבוססים על המתודולוגיה של Solar API. יכול להיות שתצטרכו לשנות את המתודולוגיה בהתאם למידע שזמין במיקום שלכם.

  1. חישוב צריכת האנרגיה השנתית של המשתמשים מאותו בית במיקום שהוזן:

    1. הערכה או בקשה של החשבון החודשי של משק הבית.
    2. מחשבים את הערך של monthlyKWhEnergyConsumption לפי החשבון החודשי. (אם אתם יודעים מה הערך של monthlyKWhEnergyConsumption, אתם יכולים לדלג על השלב הזה). לדוגמה:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. מחשבים את הערך של annualKWhEnergyConsumption על ידי הכפלת הערך של monthlyKWhEnergyConsumption ב-12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. מקבלים את התגובה מה-API לגבי משק הבית הרצוי:

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

    התגובה כוללת את אור השמש שאפשר לנצל, את שטח הגג שאפשר לנצל ואת אחת או יותר מההגדרות האפשריות של הלוחות הסולאריים.

  3. מחשבים את ייצור האנרגיה הסולארית השנתי בזרם חילופין של כל installationSize שה-API מציע. כדי לעשות את זה, מכפילים את הערך של yearlyEnergyDcKwh שה-API מספק בכל מופע של SolarPanelConfig בערך המקומי של dcToAcDerate:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. אפשר גם להסיר מהרשימה כל מופע של SolarPanelConfig שמייצר יותר חשמל ממה שהמשתמשים מאותו בית צורכים בשנה (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. מחשבים את ייצור האנרגיה הסולארית לאורך כל משך החיים (LifetimeProductionAcKwh) של כל installationSize שמוחזר:

    1. לכל שנה במהלך חיי המערכת הסולארית, מחשבים את כמות החשמל שהמערכת תפיק מדי שנה, ומחילים את efficiencyDepreciationFactor באופן אקספוננציאלי על כל שנה אחרי השנה הראשונה.
    2. מוסיפים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

    בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב של ייצור האנרגיה לאורך כל חיי המערכת, בהנחה שערך השדה installationLifeSpan הוא 20 שנים. כל שורה מייצגת שנת ייצור. אחרי השנה הראשונה, הירידה ביעילות מחושבת באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא ייצור האנרגיה של המערכת הסולארית לאורך כל משך החיים שלה.

    שנה ייצור אנרגיה סולארית בשנה (קוט"ש)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    סה"כ LifetimeProductionAcKwh

מכיוון שהיעילות של הלוח הסולארי יורדת בקצב קבוע, מדובר למעשה בסדרה הנדסית שבה a = initialAcKwhPerYear ו-r = efficiencyDepreciationFactor. אנחנו יכולים להשתמש בסכום גיאומטרי כדי לחשב את LifetimeProductionAcKwh:

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

קוד ה-Python הבא מחשב את הסכום הגיאומטרי שלמעלה:

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

  1. לכל installationSize שמוחזר, מחשבים את העלות של צריכת האנרגיה לאורך כל חיי המוצר אם מתקינים את ה-installationSize:

    1. לכל שנה במשך החיים של המערכת הסולארית, מחשבים את עלות החשמל שדיירי הבית יצטרכו לרכוש מדי שנה כדי לכסות את צריכת האנרגיה שלא סופקה על ידי המערכת הסולארית. משתמשים בערכים של annualKWhEnergyConsumption ו-initialAcKwhPerYear שחישבתם קודם. בכל שנה אחרי השנה הראשונה, מחילים על הערכים את efficiencyDepreciationFactor,‏ costIncreaseFactor ו-discountRate.
    2. מוסיפים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

    בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב עלות החשמל לאורך כל חיי המכשיר. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה אחת במהלך חיי המערכת הסולארית. אחרי השנה הראשונה, גם העלייה בעלות החשמל וגם שיעור ההנחה מחושבים באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא העלות של החשמל עם התקנת הלוחות הסולאריים לאורך כל משך החיים.

    שנה חשבון שנתי על תשתיות בערך המטבע המקומי הנוכחי (דולר ארה"ב) (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
    סה"כ remainingLifetimeUtilityBill

קוד ה-Python הבא מחזיר מערך של annualUtilityBillEstimate לכל שנה של 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. חישוב עלות החשמל לאורך כל משך החיים אם לא מותקנת מערכת סולארית:

    1. לכל שנה ממשך החיים של המערכת הסולארית, מחשבים את עלות החשמל שהמשתמשים מאותו בית יצטרכו לרכוש מדי שנה אם לא תותקן מערכת סולארית. משתמשים בערך של monthlyBill. בכל שנה אחרי השנה הראשונה, מחילים את הערכים של costIncreaseFactor ו-discountRate על monthlyBill.
    2. מוסיפים את הסכומים הכוללים של כל השנים.

    בטבלה הבאה מוצגת דוגמה לחישוב עלות החשמל לכל משך החיים ללא לוחות סולאריים. כל שורה מייצגת את עלות החשמל לשנה, לאורך מספר שנים שזהה למשך החיים של מערכת סולארית. אחרי השנה הראשונה, גם העלות המוגברת של החשמל וגם שיעור ההנחה מחושבים באופן אקספוננציאלי. לבסוף, הסכום של כל השורות הוא העלות של החשמל לטווח הארוך בלי התקנת לוחות סולאריים.

    שנה חשבון שנתי על תשתיות בערך המטבע המקומי הנוכחי
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 ‫annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    סה"כ costOfElectricityWithoutSolar

הקוד הבא מבצע את החישוב שלמעלה:

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

  1. לכל גודל התקנה, מחשבים את עלות ההתקנה:

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. מוסיפים את כל התמריצים הכספיים שזמינים במיקום של משק הבית.

  3. לכל גודל של מערכת, מחשבים את העלויות הכוללות שקשורות להתקנת לוחות סולאריים:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. לכל גודל של מערכת, מחשבים את החיסכון הכולל שקשור להתקנת מערכת סולארית:

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. בוחרים את גודל ההתקנה שמספק את החיסכון הגדול ביותר.

כשהחישובים מסתיימים

בעזרת המידע שאתם מספקים, המידע שמוחזר על ידי Solar API והחישובים שלמעלה, אתם אמורים להיות מסוגלים להמליץ על גדלים של התקנות סולאריות שמספקים חיסכון מקסימלי בעלויות למשקי בית באזור שלכם.

בהמלצות שאתם מספקים למשתמשי הקצה, אתם יכולים גם לכלול את המידע הבא שמוחזר על ידי ה-API באובייקט SolarPotential של השדה solarPotential:

  • כמות אור השמש שאפשר לנצל בשנה בבית, שמוחזרת בשדה maxSunshineHoursPerYear של האובייקט SolarPotential.
  • כמה רגל רבועה של גג אפשר להשתמש בהתקנה סולארית, שמוחזרת בשדה wholeRoofStats של האובייקט SolarPotential.
  • חשבון החשמל החודשי הממוצע של משק הבית.
הקודם
חישוב עלויות וחיסכון (בארה"ב בלבד)
הבא
חישוב עלויות וחיסכון ב-TypeScript