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Solarkosten und -einsparungen für Standorte außerhalb der USA berechnen

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie mithilfe der Berechnungen die beste Solarkonfiguration für Haushalte außerhalb der USA ermitteln können. Zur Berechnung der Empfehlungen müssen Sie die Kosten für die Installation von Solarmodulen sowie die Einsparungen, die damit erzielt werden, anhand der Daten aus einer Solar API-Antwort modellieren.

Bei Standorten in den USA gibt die Solar API für jede Stromrechnungsgröße am Eingabestandort eine Instanz des FinancialAnalysis-Objekts zurück. Anhand der Informationen in diesen Fällen ermitteln Sie die Rechnung, den Energieverbrauch und schließlich die Einsparungen, die mit der Größe der Solaranlage einhergehen.

Bei Standorten außerhalb der USA enthält die API-Antwort keine FinancialAnalysis-Instanzen. Sie müssen also die Kosten und Einsparungen für jede Solarkonfiguration selbst berechnen, bevor Sie die beste Lösung empfehlen können. Für die Berechnungen müssen Sie standortspezifische Daten erfassen 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).

Solarmodulkonfigurationen

Bei Standorten außerhalb der USA findest du die Informationen zu jeder Solarmodulkonfiguration, die du für die Finanzanalyse benötigst, im Feld SolarPanelConfig. Wie viele SolarPanelConfig-Instanzen zurückgegeben werden, hängt von der Dachgröße des Eingabeorts ab. Für Ihre Berechnungen benötigen Sie die Werte aus den folgenden beiden Feldern:

panelsCount: Die Anzahl der Bereiche, die in dieser Konfiguration verwendet werden.
yearlyEnergyDcKwh: Die Menge an 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 ist:
- panelHeightMeters: Die Feldhöhe in Metern.
- panelWidthMeters: Die Feldbreite in Metern.
- panelCapacityWatts: Die Nennleistung des Panels in Watt.

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

  "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 Leistung in kW und nicht auf die Fläche oder die Anzahl der Module. Er wird so definiert:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Schätzungen der Energieproduktion für verschiedene Panelbewertungen anpassen

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

Wenn Sie in Ihren Berechnungen eine andere Nennleistung des Moduls verwenden müssen und die Abmessungen der Felder 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 der Nennleistung zum Wert in panelCapacityWatts.

Wenn die Nennleistung Ihrer Module beispielsweise 400 W beträgt und panelCapacityWatts 250 W beträgt, multiplizieren Sie den Wert von yearlyEnergyDcKwh, den die API mithilfe von panelCapacityWatts berechnet hat, mit dem Faktor 400/250, also 1, 6. Wenn die Modulleistung 200 W beträgt, multiplizieren Sie yearlyEnergyDcKwh mit 200/250 bzw.0, 8.

Überschüssige Energieproduktion

Die Berücksichtigung von überschüssiger Energie, die von einer Solaranlage erzeugt werden könnte, ist in den Solar API-Berechnungen nicht enthalten. Wenn die Solar API mehrere mögliche SolarPanelConfig-Instanzen für einen bestimmten Haushalt zurückgibt, berücksichtigt die Solar API keine Ergebnisse oder Konfigurationen, die mehr Strom produzieren als der angenommene durchschnittliche Haushaltsverbrauch in den USA in FinancialAnalysis.

Es kann jedoch sein, dass in Ihren Empfehlungen auch Installationen berücksichtigt werden, die übermäßigen Strom erzeugen. Sie können beispielsweise den allmählichen Rückgang der Moduleffizienz (efficiencyDepreciationFactor) ausgleichen, indem Sie übermäßige Produktion in der ersten Lebensdauer einer Installation zulassen. Weitere Informationen finden Sie unter Erforderliche Werte für die Finanzanalyse.

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

Erforderliche Werte für die Finanzanalyse 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 für die Berechnung von installationSize.
yearlyEnergyDcKwh: Gibt an, wie viel Sonnenenergie im Verlauf eines Jahres in kWh Gleichstrom mit einem bestimmten panelsCount erfasst wird. Diesen Wert verwenden Sie zur Berechnung der Solarenergie, die als Wechselstrom in einem Haushalt (initialAcKwhPerYear) pro installationSize verwendet werden kann. Dabei werden alle Energieverluste bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom berücksichtigt.

Außerdem müssen Sie standortspezifische Werte für die folgenden Variablen erfassen, die Sie in den Berechnungen verwenden werden:

billCostModel(): Modell zur Bestimmung der Kosten in der lokalen Währung, die von einem Haushalt für die Verwendung einer bestimmten Anzahl von kWh bezahlt werden. Die Energiekosten eines Versorgungsunternehmens können von Tag zu Tag oder von Stunde zu Stunde variieren, abhängig von Faktoren wie Nachfrage, Tageszeit und wie viel Strom der Haushalt verbraucht. Möglicherweise müssen Sie die durchschnittlichen Kosten schätzen.
costIncreaseFactor:Der Faktor, um den die Stromkosten jährlich steigen. Die Solar API verwendet 1,022 (2,2 % Steigerung) für Standorte in den USA. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
dcToAcDerate: Die Effizienz, mit der ein Wechselrichter den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in den in einem Haushalt genutzten Wechselstrom umwandelt. Die Solar API verwendet 85&percnt; für Standorte in den USA. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
discountRate:Die Solar API verwendet 1,04 (4&percnt; jährliche Erhöhung) für Standorte in den USA. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
efficiencyDepreciationFactor:Gibt an, wie stark die Effizienz der Solarmodule jedes Jahr abnimmt. Die Solar API verwendet für Standorte in den USA 0,995 (jährliche Verringerung von 0,5 %). Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
Anreize:Gib alle finanziellen Anreize für die Installation von Solarmodulen an, die von Behörden in deiner Region gewährt wurden.
installationCostModel(): Methode zur Schätzung der Kosten für die Installation von Solaranlagen in lokaler Währung für eine bestimmte installationSize. Das Kostenmodell berücksichtigt in der Regel lokale Arbeits- und Materialkosten für eine bestimmte installationSize.
installationLifeSpan:Die erwartete Lebensdauer der Solaranlage. Die Solar API benötigt 20 Jahre. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
kWhConsumptionModel(): Modell zur Bestimmung, wie viel Energie ein Haushalt auf Basis einer monatlichen Rechnung verbraucht. In der einfachsten Form teilen Sie die Rechnung durch die durchschnittlichen Kosten einer kWh am Standort des Haushalts.
monthlyBill: Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung für einen Haushalt.
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 erforderlichen Berechnungen durchführen, um die beste installationSize für Standorte zu empfehlen, die nicht von der Solar API abgedeckt werden.

Berechnungsschritte

Die folgenden Schritte basieren auf der Solar API-Methodik. Möglicherweise müssen Sie Ihre Methodik auf Grundlage der für Ihren Standort verfügbaren Informationen anpassen.

Berechnen Sie den jährlichen Energieverbrauch des Haushalts am Eingabeort:
1. Schätzen Sie die monatliche Rechnung für den Haushalt ein oder fordern Sie sie an.
2. Berechnen Sie den Wert für monthlyKWhEnergyConsumption auf der monatlichen Rechnung. Wenn Sie den Wert für monthlyKWhEnergyConsumption kennen, können Sie diesen Schritt überspringen. Beispiel:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
1. Sie können den Wert für annualKWhEnergyConsumption berechnen, indem Sie monthlyKWhEnergyConsumption mit 12 multiplizieren:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
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 die nutzbare Sonneneinstrahlung, die nutzbare Dachfläche und eine oder mehrere mögliche Solarkollektorkonfigurationen.
Berechnen Sie die jährliche AC-Erzeugung von Solarenergie für jede installationSize, die von der API vorgeschlagen wird. Dazu multiplizieren Sie den von der API in jeder SolarPanelConfig-Instanz bereitgestellten yearlyEnergyDcKwh-Wert mit Ihrem lokalen dcToAcDerate-Wert:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate
Optional können Sie alle SolarPanelConfig-Instanzen aus elektrischen Quellen entfernen, die mehr Strom produzieren, als der Haushalt jährlich verbraucht (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

Berechnen Sie die Lebensdauer der Solarenergieerzeugung (LifetimeProductionAcKwh) jeder zurückgegebenen installationSize:

Für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage berechnen Sie die Menge an Strom, die die Installation jährlich erzeugt, wobei der efficiencyDepreciationFactor exponentiell auf jedes Jahr nach dem ersten Jahr angewendet wird.
Addieren Sie die Gesamtwerte für alle Jahre.

Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Energieerzeugung über die gesamte Lebensdauer bei einer installationLifeSpan von 20 Jahren. Jede Zeile steht für ein Produktionsjahr. Nach dem ersten Jahr wird der Effizienzabfall exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen ergibt sich schließlich aus der Gesamtenergieerzeugung der Solaranlage über die gesamte Lebensdauer.

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, ist sie im Wesentlichen eine geometrische Reihe mit a = initialAcKwhPerYear und r =efficiencyDepreciationFactor. Wir können LifetimeProductionAcKwh mit einer geometrischen Summe 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))

Berechnen Sie für jeden zurückgegebenen installationSize die Kosten für den Energieverbrauch über die gesamte Lebensdauer, wenn installationSize installiert ist:

Berechnen Sie für jedes Jahr der Lebensdauer einer Solaranlage die Kosten des Stroms, den der Haushalt jährlich kaufen muss, um den Energieverbrauch zu decken, der nicht durch Solarenergie gedeckt wird. 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.
Addieren Sie die Gesamtwerte für alle Jahre.

Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Lifetime-Kosten des Stroms. Jede Zeile steht für die Stromkosten der Solaranlage für ein Jahr. Nach dem ersten Jahr werden sowohl die erhöhten Stromkosten als auch der Rabatt exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen ergibt sich schließlich aus den über die Lebensdauer der Solaranlage bezogenen Stromkosten.

Jahr	Jährliche Rechnung eines Versorgungsunternehmens im aktuellen Wert der Landeswährung (USD) (annualUtilityBillEstimate)
1	annualUtilityBillEstimateYear1 = annualUtilityBillEstimateYear1 (annualUtilityBillEstimateYear1 - annualUtilityBillEstimateYear1)
2	annualUtilityBillEstimateYear2 = annualUtilityBillEstimateYear2 (annualUtilityBillEstimateYear2 - annualUtilityBillEstimateYear2 x annualUtilityBillEstimateYear2) x annualUtilityBillEstimateYear2 / annualUtilityBillEstimateYear2
:	:
20	annualUtilityBillEstimateYear20 = annualUtilityBillEstimateYear20 (annualUtilityBillEstimateYear20 - annualUtilityBillEstimateYear20 x annualUtilityBillEstimateYear20) x annualUtilityBillEstimateYear20 / annualUtilityBillEstimateYear20
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

Kosten für die Lebensdauer des Stroms berechnen, wenn keine Solaranlage installiert ist:

Berechnen Sie für jedes Jahr der Lebensdauer einer Solaranlage die Kosten des Stroms, den der Haushalt jährlich kaufen 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.
Addieren Sie die Gesamtwerte für alle Jahre.

Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Lifetime-Kosten eines Stroms ohne Solaranlage. Jede Zeile steht für die Stromkosten für ein Jahr in Bezug auf 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. Die Summe aller Zeilen ergibt sich schließlich aus den über die gesamte Lebensdauer bezogenen Stromkosten ohne Solarinstallationen.

Jahr	Jährliche Rechnung eines Versorgungsunternehmens im aktuellen Wert der Landeswährung
1	annualBill = monthlyBill 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))

Berechnen Sie für jede Installationsgröße die Installationskosten:

installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)
Zählen Sie alle monetären Anreize zusammen, die für den Standort des Haushalts verfügbar sind.
Berechnen Sie für jede Installationsgröße die Gesamtkosten für die Installation von Solaranlagen:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - Incentives
Berechnen Sie für jede Installationsgröße die Gesamteinsparung, die mit der Installation von Solaranlagen verbunden ist:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Wählen Sie die Installationsgröße aus, mit der Sie die meisten Einsparungen erzielen.

Wenn die Berechnungen abgeschlossen sind

Anhand der von Ihnen bereitgestellten Informationen, der von der Solar API zurückgegebenen Informationen und der obigen Berechnungen sollten Sie Solarinstallationsgrößen empfehlen können, mit denen Haushalte in Ihrer Nähe maximale Kosteneinsparungen erzielen.

In die Empfehlungen, die Sie Ihren Endnutzern geben, können Sie auch die folgenden Informationen aufnehmen, die von der API im Objekt SolarPotential des Felds solarPotential zurückgegeben werden:

Wie viel Sonnenlicht ein Haus jährlich erhält und wie viel Sonnenlicht genutzt werden kann, das im Feld maxSunshineHoursPerYear des SolarPotential-Objekts zurückgegeben wird.
Wie viele Quadratmeter eines Dachs für eine Solaranlage genutzt werden können. Diese Angabe wird im Feld wholeRoofStats des SolarPotential-Objekts zurückgegeben.
Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung für den Haushalt.

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