Solarkosten und -einsparungen für Standorte außerhalb der USA berechnen

In diesem Abschnitt werden die Berechnungen beschrieben, mit denen Sie die beste Solarkonfiguration für Haushalte an Standorten außerhalb der USA ermitteln können. Um die Empfehlungen zu berechnen, müssen Sie die Kosten für die Installation von Solarmodulen und die Einsparungen, die sich daraus ergeben, anhand der Daten aus einer Solar API-Antwort modellieren.

Für Standorte in den USA gibt die Solar API eine Instanz des Objekts FinancialAnalysis für jede Stromrechnungsgröße des eingegebenen Standorts zurück. Sie verwenden die Informationen in diesen Fällen, um die Rechnung, den Energieverbrauch und letztendlich die Einsparungen zu ermitteln, die mit jeder Größe von Solaranlagen verbunden sind.

Für Standorte außerhalb der USA enthält die API-Antwort keine Instanzen der FinancialAnalysis. Daher müssen Sie die Kosten und Einsparungen für jede Solarkonfiguration selbst berechnen, bevor Sie die beste empfehlen können. Für die Berechnungen müssen Sie standortspezifische Daten erheben und der Anleitung in diesem Dokument folgen.

Sie können Ihre Berechnungen anhand der Berechnungen modellieren, die die Solar API für Standorte in den USA verwendet. Eine Erläuterung dieser Berechnungen finden Sie unter Kosteneinsparungen berechnen (USA).

Konfigurationen von Solarmodulen

Für Standorte außerhalb der USA finden Sie die Informationen zu jeder Solarmodulkonfiguration, die Sie für die Finanzanalyse benötigen, im Feld SolarPanelConfig. Die Anzahl der zurückgegebenen SolarPanelConfig-Instanzen hängt von der Dachgröße des Eingabeorts ab. Für Ihre Berechnungen benötigen Sie die Werte aus den folgenden zwei Feldern:

  • panelsCount: Die Anzahl der Bereiche, die in dieser Konfiguration verwendet werden.
  • yearlyEnergyDcKwh: Die Solarenergie in kWh Gleichstrom, die diese Konfiguration im Laufe eines Jahres erzeugt, unter Berücksichtigung der Modulgröße, die durch die folgenden Felder im SolarPotential-Objekt definiert wird:

Das folgende Beispiel zeigt eine Instanz des SolarPanelConfig-Objekts im Feld solarPanelConfigs in einer Antwort auf eine Anfrage:

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

Bei Solaranlagen bezieht sich installationSize auf die kW-Leistung und nicht auf die Fläche oder Anzahl von Modulen und ist so definiert:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Schätzungen zur Energieerzeugung für verschiedene Panelbewertungen anpassen

Zur Berechnung des yearlyEnergyDcKwh-Werts verwendet die Solar API die Nennleistung im Feld panelCapacityWatts, die derzeit 250 W beträgt.

Wenn Sie in Ihren Berechnungen eine andere Nennleistung des Steuerfelds verwenden müssen und die Abmessungen der Bereiche ungefähr mit den Werten in den Feldern panelHeightMeters und panelWidthMeters vergleichbar sind, können Sie Ihre Berechnungen anpassen. Dazu multiplizieren Sie den von der API im Feld yearlyEnergyDcKwh zurückgegebenen Wert mit dem Verhältnis Ihrer Nennleistung zum Wert in panelCapacityWatts.

Wenn die Nennleistung deiner Module beispielsweise 400 W und panelCapacityWatts 250 W beträgt, multipliziere den Wert von yearlyEnergyDcKwh, den die API mit panelCapacityWatts berechnet, mit einem Faktor von 400/250 oder 1,6. Wenn die Nennleistung des Steuerfelds 200 W beträgt, multiplizieren Sie yearlyEnergyDcKwh mit 200/250 oder 0, 8.

Überschüssige Energieproduktion

Die Berücksichtigung von überschüssiger Energie, die durch eine Solaranlage erzeugt werden könnte, wird bei den Solar API-Berechnungen nicht berücksichtigt. Wenn die Solar API mehrere mögliche SolarPanelConfig-Instanzen für einen bestimmten Haushalt zurückgibt, berücksichtigt die Solar API keine Ergebnisse oder Konfigurationen, die mehr Strom erzeugen als der angenommene durchschnittliche Haushalt in den USA im FinancialAnalysis.

Sie können jedoch Gründe dafür haben, Installationen, die überschüssigen Strom erzeugen, in Ihre Empfehlungen aufzunehmen. Sie können beispielsweise den allmählichen Rückgang der Steuerfeldeffizienz (efficiencyDepreciationFactor) ausgleichen, indem Sie Mehrproduktionsüberschüsse im ersten Teil der Lebensdauer einer Installation berücksichtigen. Weitere Informationen finden Sie unter Erforderliche Werte für die Finanzanalyse.

Unabhängig von Ihren Gründen gilt: Wenn Sie Solaranlagen, die überschüssigen Strom erzeugen, in Ihre Berechnungen einbeziehen, beachten Sie, dass die hier erläuterten Berechnungen dieses Szenario nicht abdecken.

Erforderliche Werte für Finanzanalysen für Standorte außerhalb der USA

Für jede SolarPanelConfig-Instanz in der API-Antwort benötigen Sie zwei Werte, um die Finanzanalyse für diese Instanz durchzuführen:

  • panelsCount:Die Anzahl der Solarmodule in einer Installation. Sie verwenden diesen Wert zur Berechnung von installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh:Die Menge an Solarenergie in kWh Gleichstrom im Verlauf eines Jahres bei einem bestimmten panelsCount. Sie verwenden diesen Wert bei der Berechnung der Solarenergie, die in einem Haushalt (initialAcKwhPerYear) pro installationSize als Wechselstrom verwendet werden kann. Dabei werden alle Energieverluste bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechsel berücksichtigt.

Außerdem müssen standortspezifische Werte für die folgenden Variablen erfasst werden, die Sie für die Berechnungen verwenden:

  • billCostModel(): Ihr Modell zur Bestimmung der Kosten in der lokalen Währung, die von einem Haushalt für eine bestimmte kWh-Anzahl bezahlt wird. Wie viel Strom ein Versorger berechnet, kann von Tag zu Tag oder von Stunde zu Stunde variieren. Dies hängt von Faktoren wie Nachfrage, Tageszeit und Stromverbrauch des Hauses ab. Möglicherweise müssen Sie einen durchschnittlichen Preis schätzen.
  • costIncreaseFactor:Der Faktor, um den die Stromkosten jährlich steigen. Die Solar API verwendet für Standorte in den USA 1,022 (jährliche Steigerung um 2,2 %). Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an Ihre Region an.
  • dcToAcDerate:Die Effizienz, mit der ein Wechselrichter den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in den Wechselstrom umwandelt, der in einem Haushalt verwendet wird. Die Solar API verwendet für US-Standorte 85%. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an Ihre Region an.
  • discountRate:Die Solar API verwendet für Standorte in den USA den Wert 1,04 (jährliche Erhöhung um 4 %). Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an Ihre Region an.
  • efficiencyDepreciationFactor:Gibt an, wie stark die Effizienz der Solarmodule jedes Jahr abnimmt. Die Solar API verwendet 0,995 (jährliche Verringerung um 0,5 %) für Standorte in den USA. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an.
  • Incentives:Gib alle finanziellen Anreize für die Installation von Solarmodulen an, die von Regierungsbehörden in deiner Region gewährt werden.
  • installationCostModel():Ihre Methode zum Schätzen der Kosten für die Installation von Solaranlagen in der Landeswährung für eine bestimmte installationSize. Das Kostenmodell berücksichtigt in der Regel die lokalen Arbeits- und Materialkosten für eine bestimmte installationSize.
  • installationLifeSpan Die erwartete Lebensdauer der Solarinstallation. Die Solar API benötigt 20 Jahre. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an.
  • kWhConsumptionModel():Das Modell, mit dem ermittelt wird, wie viel Energie ein Haushalt auf Grundlage einer monatlichen Rechnung verbraucht. In der einfachsten Form teilen Sie die Rechnung durch die durchschnittlichen Kosten eines kWh am Standort des jeweiligen Haushalts.
  • monthlyBill: die durchschnittliche monatliche Stromrechnung eines bestimmten Haushalts.
  • monthlyKWhEnergyConsumption:Eine Schätzung der durchschnittlichen Strommenge, die der Haushalt an einem bestimmten Standort in einem Monat verbraucht, gemessen in kWh.

Mit diesen Werten und den Informationen aus der API-Antwort können Sie die Berechnungen durchführen, die erforderlich sind, um die beste installationSize für Standorte zu empfehlen, die nicht von der Solar API abgedeckt werden.

Berechnungsschritte

Die folgenden Schritte basieren auf der Methodik der Solar API. Möglicherweise müssen Sie Ihre Methodik basierend auf den Informationen anpassen, die für Ihren Standort verfügbar sind.

  1. Berechnen Sie den jährlichen Energieverbrauch des Haushalts am Eingabeort:

    1. Schätzen Sie die monatliche Rechnung für den Haushalt oder fordern Sie sie an.
    2. Berechne den monthlyKWhEnergyConsumption aus der monatlichen Rechnung. Wenn Sie den Wert für monthlyKWhEnergyConsumption kennen, können Sie diesen Schritt überspringen. Beispiel:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Berechnen Sie den Wert für annualKWhEnergyConsumption, indem wir monthlyKWhEnergyConsumption mit 12 multiplizieren:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. API-Antwort für den Zielhaushalt abrufen:

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

    Die Antwort umfasst nutzbares Sonnenlicht, nutzbare Dachflächen und eine oder mehrere mögliche Konfigurationen von Solarmodulen.

  3. Berechnen Sie die jährliche Solarenergie-Wechselstromproduktion jedes installationSize, das von der API vorgeschlagen wird. Dazu multiplizieren Sie den yearlyEnergyDcKwh-Wert, der von der API in jeder SolarPanelConfig-Instanz bereitgestellt wird, mit Ihrem lokalen dcToAcDerate:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

  4. Optional können Sie jede SolarPanelConfig-Instanz ausschließen, die mehr Strom erzeugt, als der Haushalt jährlich verbraucht (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Berechnen Sie die gesamte Solarenergieerzeugung (LifetimeProductionAcKwh) jeder zurückgegebenen installationSize:

    1. Für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage wird die jährlich erzeugte Strommenge berechnet, wobei der efficiencyDepreciationFactor exponentiell auf jedes nachfolgende Jahr angewendet wird.
    2. Addieren Sie die Summen für alle Jahre.

    Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Gesamtenergieproduktion bei einer angenommenen installationLifeSpan von 20 Jahren. Jede Zeile steht für ein Produktionsjahr. Nach dem ersten Jahr wird die Abnahme der Effizienz exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen ergibt dann die Energieerzeugung über die gesamte Lebensdauer der Solaranlage.

    Jahr Jährliche Solarenergieerzeugung (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
    Gesamt LifetimeProductionAcKwh

Da die Effizienz von Solarmodulen mit einer konstanten Rate abnimmt, handelt es sich im Wesentlichen um eine geometrische Reihe, bei der a = initialAcKwhPerYear und r =efficiencyDepreciationFactor. Mit einer geometrischen Summe können wir LifetimeProductionAcKwh berechnen:

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

Der folgende Python-Code berechnet die obige geometrische Summe:

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

  1. Berechnen Sie für jeden zurückgegebenen installationSize die Lebensdauer des Energieverbrauchs, wenn installationSize installiert ist:

    1. Berechnung der Kosten für den Strom, den der Haushalt jährlich beziehen muss, um den Energieverbrauch zu decken, der nicht durch Solarenergie gedeckt wird für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage. Verwenden Sie die Werte für annualKWhEnergyConsumption und initialAcKwhPerYear, die Sie zuvor berechnet haben. Wenden Sie für jedes Jahr nach dem ersten Jahr die Werte efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor und discountRate an.
    2. Addieren Sie die Summen für alle Jahre.

    Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Stromkosten über die gesamte Lebensdauer. Jede Zeile steht für die Stromkosten für ein Jahr während der gesamten Nutzungsdauer der Solaranlage. Nach dem ersten Jahr werden sowohl die erhöhten Stromkosten als auch der Rabatt exponentiell angewendet. Schließlich ergibt sich aus der Summe aller Zeilen die Lebensdauer der Stromkosten mit der Solaranlage.

    Jahr Jährliche Rechnung eines Versorgungsunternehmens in der aktuellen Landeswährung (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
    Gesamt remainingLifetimeUtilityBill

Der folgende Python-Code gibt ein Array von annualUtilityBillEstimate für jedes Jahr von installationLifeSpan zurück:

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. Berechnen Sie die Stromkosten über die gesamte Lebensdauer, wenn keine Solaranlage installiert ist:

    1. Berechnen Sie für jedes Jahr während der Laufzeit der Solaranlage die Kosten für den Strom, den der Haushalt jährlich beziehen muss, wenn keine Solaranlage installiert ist. Verwenden Sie den Wert für monthlyBill. Wenden Sie für jedes Jahr nach dem ersten Jahr die Werte costIncreaseFactor und discountRate auf monthlyBill an.
    2. Addieren Sie die Summen für alle Jahre.

    Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Lifetime-Kosten von Strom ohne Solarenergie. Jede Zeile steht für die Stromkosten eines Jahres über die gleiche Anzahl von Jahren wie die Lebensdauer einer Solaranlage. Nach dem ersten Jahr werden sowohl die erhöhten Stromkosten als auch der Rabatt exponentiell angewendet. Schließlich ergibt sich aus der Summe aller Zeilen die Lebensdauer der Stromkosten ohne Solarinstallation.

    Jahr Jährliche Rechnung eines Versorgungsunternehmens in der aktuellen Landeswährung
    1 annualBill = annualBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Gesamt costOfElectricityWithoutSolar

Mit dem folgenden Code wird die obige Berechnung durchgeführt:

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

  1. Berechnung der Installationskosten für jede Installationsgröße:

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Füge alle finanzielle Anreize hinzu, die für den Wohnort verfügbar sind.

  3. Berechnen Sie für jede Anlagengröße die Gesamtkosten, die mit der Installation von Solaranlagen verbunden sind:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - Incentives

  4. Berechnen Sie für jede Anlagengröße die Gesamteinsparungen im Zusammenhang mit der Installation von Solaranlagen:

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Wähle die Installationsgröße aus, mit der du die meisten Einsparungen erzielen kannst.

Wenn Ihre Berechnungen abgeschlossen sind

Mithilfe der von Ihnen bereitgestellten Informationen, der von der Solar API zurückgegebenen Informationen und der oben genannten Berechnungen sollten Sie in der Lage sein, Solaranlagen zu empfehlen, die maximale Kosteneinsparungen für Haushalte in Ihrer Region bieten.

In den Empfehlungen, die Sie Ihrem Endnutzer geben, können Sie auch die folgenden Informationen einbeziehen, die von der API im SolarPotential-Objekt des Felds solarPotential zurückgegeben werden:

  • Wie viel nutzbares Sonnenlicht ein Haus jährlich erhält. Dieser Wert wird im Feld maxSunshineHoursPerYear des SolarPotential-Objekts zurückgegeben.
  • Wie viele Quadratfuß eines Dachs für eine Solarinstallation verwendet werden können. Die Angabe wird im Feld wholeRoofStats des Objekts SolarPotential zurückgegeben.
  • Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung für den Haushalt.
Zurück
Kosten und Einsparungen berechnen (nur USA)
Weiter
Kosten und Einsparungen in TypeScript berechnen