In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie die Berechnungen durchführen, mit denen Sie die beste Solarkonfiguration für Haushalte an Orten außerhalb der USA ermitteln können. Um die Empfehlungen zu berechnen, müssen Sie die Kosten für die Installation von Solarmodulen und die damit verbundenen Einsparungen modellieren. Verwenden Sie dazu die Daten aus einer Solar API-Antwort.
Für Standorte in den USA gibt die Solar API für jede Größe der Stromrechnung für den eingegebenen Standort eine Instanz des Objekts FinancialAnalysis zurück. Anhand dieser Informationen ermitteln Sie die Rechnung, den Energieverbrauch und letztendlich die Einsparungen, die mit jeder Größe der Solaranlage verbunden sind.
Für Standorte 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 empfehlen können. Um die Berechnungen durchzuführen, müssen Sie standortspezifische Daten erfassen und der Anleitung in diesem Dokument folgen.
Sie können Ihre Berechnungen an den Berechnungen der Solar API für Standorte in den USA orientieren. Eine Erklärung dieser Berechnungen finden Sie unter Kosteneinsparungen berechnen (USA).
Konfigurationen von Solarmodulen
Für Standorte außerhalb der USA finden Sie die Informationen zu den einzelnen Solarpanelkonfigurationen, die Sie für die Finanzanalyse benötigen, im Feld SolarPanelConfig.
Die Anzahl der zurückgegebenen SolarPanelConfig-Instanzen hängt von der Dachfläche des Eingabestandorts 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 bei der Größe des Moduls erzeugt, die durch die folgenden Felder im ObjektSolarPotentialdefiniert ist:panelHeightMeters: Höhe des Panels in Metern.panelWidthMeters: Breite des Bereichs in Metern.panelCapacityWatts: Die Nennleistung des Panels in Watt.
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 die Anzahl der Module. Es wird so definiert:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Schätzungen der Energieerzeugung für unterschiedliche Modulbewertungen 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 der Module verwenden müssen und die Abmessungen der Module ungefähr mit den Werten in den Feldern panelHeightMeters und panelWidthMeters vergleichbar sind, können Sie Ihre Berechnungen anpassen, indem Sie den von der API im Feld yearlyEnergyDcKwh zurückgegebenen Wert mit dem Verhältnis Ihrer Nennleistung zum Wert in panelCapacityWatts multiplizieren.
Wenn die Nennleistung Ihrer Module beispielsweise 400 W beträgt und panelCapacityWatts 250 W, multiplizieren Sie den Wert von yearlyEnergyDcKwh, den die API anhand von panelCapacityWatts berechnet hat, mit dem Faktor 400/250, also 1, 6. Wenn die Nennleistung Ihres Panels 200 W beträgt, multiplizieren Sie yearlyEnergyDcKwh mit 200/250, also 0,8.
Überschüssige Energieerzeugung
Die Solar API berücksichtigt nicht die überschüssige Energie, die von einer Solaranlage erzeugt werden kann. Wenn die Solar API mehrere mögliche SolarPanelConfig-Instanzen für einen bestimmten Haushalt zurückgibt, werden in der Solar API keine Ergebnisse oder Konfigurationen berücksichtigt, die mehr Strom erzeugen als der angenommene durchschnittliche Haushaltsverbrauch in den USA in der FinancialAnalysis.
Möglicherweise haben Sie jedoch Gründe, Anlagen, die überschüssigen Strom erzeugen, in Ihre Empfehlungen aufzunehmen. So können Sie beispielsweise den allmählichen Rückgang der Modulleistung (efficiencyDepreciationFactor) ausgleichen, indem Sie im ersten Teil der Lebensdauer einer Anlage eine übermäßige Produktion zulassen. Weitere Informationen finden Sie unter Erforderliche Werte für die Finanzanalyse.
Wenn Sie Solaranlagen, die überschüssigen Strom produzieren, in Ihre Berechnungen einbeziehen, beachten Sie, dass die hier beschriebenen 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 Anlage. Sie verwenden diesen Wert bei der Berechnung desinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh:Die Menge an Solarenergie, die ein Layout im Laufe eines Jahres bei einer bestimmtenpanelsCountin kWh Gleichstrom gewinnt. Sie verwenden diesen Wert bei der Berechnung der Solarenergie, die in einem Haushalt (initialAcKwhPerYear) voninstallationSizeals Wechselstrom nutzbar ist, wobei alle Energieverluste bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom berücksichtigt werden.
Außerdem müssen Sie standortspezifische Werte für die folgenden Variablen erfassen, die Sie in den Berechnungen verwenden:
- billCostModel():Ihr Modell zur Bestimmung der Kosten in lokaler Währung, die ein Haushalt für die Nutzung einer bestimmten Anzahl von kWh zahlt. Wie viel ein Energieversorger für Strom berechnet, kann von Tag zu Tag oder von Stunde zu Stunde variieren, je nach Faktoren wie Nachfrage, Tageszeit und Stromverbrauch des Haushalts. Möglicherweise müssen Sie einen durchschnittlichen Kostenbetrag schätzen.
- costIncreaseFactor:Der Faktor, um den sich die Stromkosten jährlich erhöhen. In der Solar API wird für Standorte in den USA der Wert 1,022 (2,2 % jährliche Steigerung) verwendet. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
- dcToAcDerate:Die Effizienz, mit der ein Wechselrichter den Gleichstrom, der von den Solarmodulen erzeugt wird, in den Wechselstrom umwandelt, der in einem Haushalt verwendet wird. Für die Solar API wird für Standorte in den USA ein Wert von 85 % verwendet. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
- discountRate:In der Solar API wird für Standorte in den USA der Wert 1,04 (4 % jährliche Steigerung) verwendet. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf für Ihre Region an.
- efficiencyDepreciationFactor:Gibt an, wie stark die Effizienz der Solarmodule jedes Jahr abnimmt. Für Standorte in den USA wird in der Solar API 0,995 (0,5 % jährliche Abnahme) verwendet. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an Ihre Region an.
- Incentives:Geben Sie alle finanziellen Anreize an, die von Behörden in Ihrer Region für die Installation von Solarmodulen gewährt werden.
- installationCostModel():Ihre Methode zur Schätzung der Kosten für die Installation von Solaranlagen in Landeswährung für eine bestimmte
installationSize. Das Kostenmodell berücksichtigt in der Regel die lokalen Arbeits- und Materialkosten für eine bestimmteinstallationSize. - installationLifeSpan:Die erwartete Lebensdauer der Solaranlage. Für die Solar API wird ein Zeitraum von 20 Jahren verwendet. Passen Sie diesen Wert nach Bedarf an Ihre Region an.
- kWhConsumptionModel():Ihr Modell zur Bestimmung des Energieverbrauchs eines Haushalts anhand einer monatlichen Rechnung. In der einfachsten Form teilen Sie die Rechnung durch die durchschnittlichen Kosten einer kWh am Standort des Haushalts.
- monthlyBill:Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung eines Haushalts.
- monthlyKWhEnergyConsumption:Eine Schätzung des durchschnittlichen Stromverbrauchs eines Haushalts an einem bestimmten Standort pro Monat, gemessen in kWh.
Anhand dieser Werte und der 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 sind.
Berechnungsschritte
Die folgenden Schritte basieren auf der Methodik der Solar API. Möglicherweise müssen Sie Ihre Methodik anhand der Informationen anpassen, die für Ihren Standort verfügbar sind.
Berechnen Sie den jährlichen Energieverbrauch des Haushalts am eingegebenen Standort:
- Schätzen Sie die monatliche Rechnung für den Haushalt oder fordern Sie sie an.
- Berechnen Sie den monthlyKWhEnergyConsumption anhand der monatlichen Rechnung. Wenn Sie den monthlyKWhEnergyConsumption kennen, können Sie diesen Schritt überspringen. Beispiel:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
- Berechnen Sie annualKWhEnergyConsumption, indem Sie monthlyKWhEnergyConsumption mit 12 multiplizieren:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption × 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 enthält nutzbare Sonneneinstrahlung, nutzbaren Dachraum und eine oder mehrere mögliche Solarmodulkonfigurationen.
Berechnen Sie die jährliche AC-Produktion von Solarenergie für jede
installationSize, die von der API vorgeschlagen wird, indem Sie denyearlyEnergyDcKwh-Wert, der von der API in jederSolarPanelConfig-Instanz bereitgestellt wird, mit Ihrer lokalen dcToAcDerate multiplizieren:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwh× dcToAcDerateOptional: Entfernen Sie alle
SolarPanelConfig-Instanzen aus der Berechnung, die mehr Strom produzieren, als der Haushalt jährlich verbraucht (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Berechnen Sie die Solarenergieproduktion während der gesamten Lebensdauer (LifetimeProductionAcKwh) für jede zurückgegebene installationSize:
- Berechnen Sie für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage die Menge an Strom, die die Anlage jährlich produzieren wird, indem Sie den efficiencyDepreciationFactor exponentiell auf jedes Jahr nach dem ersten anwenden.
- Addieren Sie die Gesamtwerte für alle Jahre.
In der folgenden Tabelle wird ein Beispiel für die Berechnung der Energieproduktion über die Lebensdauer unter der Annahme einer installationLifeSpan von 20 Jahren gezeigt. Jede Zeile steht für ein Produktionsjahr. Nach dem ersten Jahr wird der Effizienzrückgang exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen entspricht der Energieerzeugung der Solaranlage über die gesamte Lebensdauer.
Jahr Jährliche Solarenergieerzeugung (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor : : 20 + initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor19 Gesamt LifetimeProductionAcKwh
Da die Effizienz von Solarmodulen mit konstanter Geschwindigkeit abnimmt, handelt es sich im Grunde um eine geometrische Reihe, bei der a = initialAcKwhPerYear und r = efficiencyDepreciationFactor ist. Wir können eine geometrische Summe verwenden, um die LifetimeProductionAcKwh zu berechnen:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
Der folgende Python-Code berechnet die geometrische Summe oben:
def LifetimeProductionAcKwh(
dcToAcDerate,
yearlyEnergyDcKwh,
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan):
return (
dcToAcDerate *
yearlyEnergyDcKwh *
(1 - pow(
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan)) /
(1 - efficiencyDepreciationFactor))
Berechnen Sie für jede zurückgegebene
installationSizedie Lebensdauerkosten für den Energieverbrauch, wenn dieinstallationSizeinstalliert ist:- Berechnen Sie für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage die Kosten für den Strom, den der Haushalt jährlich kaufen muss, um den Energieverbrauch zu decken, der nicht durch Solarstrom abgedeckt wird. Verwenden Sie die Werte für annualKWhEnergyConsumption und initialAcKwhPerYear, die Sie zuvor berechnet haben. Wenden Sie für jedes Jahr nach dem ersten Jahr den efficiencyDepreciationFactor, den costIncreaseFactor und den discountRate auf die Werte an.
- Fügen Sie die Gesamtwerte für alle Jahre hinzu.
Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Lebensdauerkosten für Strom. Jede Zeile steht für die Stromkosten für ein Jahr während der Lebensdauer der Solaranlage. Nach dem ersten Jahr werden sowohl die gestiegenen Stromkosten als auch der Rabattsatz exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen ergibt die Lebensdauerkosten für Strom mit der Solaranlage.
Jahr Jährliche Rechnung für Versorgungsunternehmen in der aktuellen Landeswährung (USD) (annualUtilityBillEstimate) 1 annualUtilityBillEstimateYear1 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear) 2 annualUtilityBillEstimateYear2 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor) × costIncreaseFactor ÷ discountRate : : 20 annualUtilityBillEstimateYear20 = billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption – initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor19) × costIncreaseFactor19 ÷ discountRate19 Gesamt remainingLifetimeUtilityBill
Der folgende Python-Code gibt für jedes Jahr des installationLifeSpan ein Array mit annualUtilityBillEstimate 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
Berechnen Sie die Lebensdauerkosten für Strom, wenn keine Solaranlage installiert ist:
- Berechnen Sie für jedes Jahr der Lebensdauer der Solaranlage die Kosten für den Strom, 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 Lebensdauerkosten für Strom ohne Solarenergie. Jede Zeile stellt die Stromkosten für ein Jahr über die gleiche Anzahl von Jahren wie die Lebensdauer einer Solaranlage dar. Nach dem ersten Jahr werden sowohl die gestiegenen Stromkosten als auch der Rabattsatz exponentiell angewendet. Die Summe aller Zeilen entspricht den Lebensdauerkosten für Strom ohne Solaranlage.
Jahr Jährliche Rechnung für Versorgungsunternehmen in der aktuellen Landeswährung 1 Jahresrechnung = Monatsrechnung × 12 2 Jahresrechnung = Monatsrechnung × 12 × Kostensteigerungsfaktor ÷ Rabattsatz : : 20 annualBill = monthlyBill × 12 × costIncreaseFactor19 ÷ discountRate19 Gesamt costOfElectricityWithoutSolar
Der folgende Code führt die oben beschriebene Berechnung aus:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))
Berechnen Sie die Installationskosten für jede Installationsgröße:
installationCost = localInstallationCostModel(
installationSize)Add up any monetary incentives that are available to the household location.
Berechnen Sie für jede Installationsgröße die Gesamtkosten für die Installation von Solaranlagen:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill – incentives
Berechnen Sie für jede Installationsgröße die Gesamteinsparungen, die mit der Installation von Solaranlagen verbunden sind:
Einsparungen = KostenFürStromOhneSolaranlage – GesamtkostenMitSolaranlage
Wählen Sie die Installationsgröße aus, die die größten Einsparungen bietet.
Nach Abschluss der Berechnungen
Anhand der von Ihnen bereitgestellten Informationen, der von der Solar API zurückgegebenen Informationen und der oben genannten Berechnungen sollten Sie in der Lage sein, die Größe von Solaranlagen zu empfehlen, die Haushalten in Ihrer Region maximale Kosteneinsparungen bieten.
In den Empfehlungen, die Sie Ihren Endnutzern zur Verfügung stellen, können Sie auch die folgenden Informationen einbeziehen, die von der API im SolarPotential-Objekt des Felds solarPotential zurückgegeben werden:
- Gibt an, wie viel nutzbares Sonnenlicht ein Gebäude pro Jahr erhält. Dieser Wert wird im Feld
maxSunshineHoursPerYeardesSolarPotential-Objekts zurückgegeben. - Gibt an, wie viele Quadratmeter eines Daches für eine Solaranlage genutzt werden können. Dieser Wert wird im Feld
wholeRoofStatsdesSolarPotential-Objekts zurückgegeben. - Die durchschnittliche monatliche Stromrechnung für den Haushalt.