Calcule o custo e a economia de energia solar em locais fora dos EUA

Esta seção descreve como fazer os cálculos que permitem determinar a melhor configuração solar para famílias em locais fora dos EUA. Para calcular as recomendações, você precisa modelar os custos de instalação de painéis solares e a economia que eles proporcionam usando os dados de uma resposta da API Solar.

Para locais dos EUA, a API Solar retorna uma instância do objeto FinancialAnalysis para cada tamanho de conta de energia elétrica do local de entrada. Você usa as informações nesses casos para determinar a conta, a energia e, por fim, as economias associadas a cada energia tamanho da instalação.

Para locais fora dos EUA, a resposta da API não inclui o FinancialAnalysis instâncias, então você precisa calcular o custo e a economia de cada antes de recomendar a melhor. Para realizar cálculos, você precisa reunir dados específicos do local e seguir as orientações neste documento.

Você pode modelar seus cálculos com base nos cálculos da API Solar usa para locais nos EUA. Para uma explicação desses cálculos, consulte Calcular economias de custos (EUA).

Configurações de painéis solares

Para locais fora dos EUA, as informações sobre cada configuração de painel solar necessária para a análise financeira são fornecidas no campo SolarPanelConfig. O número de instâncias de SolarPanelConfig retornadas depende do tamanho do telhado do local de entrada. Para seus cálculos, você precisa dos valores da dois campos a seguir:

• panelsCount: o número de painéis usados nessa configuração.
• yearlyEnergyDcKwh: a quantidade de energia solar, em kWh de eletricidade CC, que essa configuração produz ao longo de um ano, considerando que o painel tamanho definido pelos seguintes campos no objeto SolarPotential:
  • panelHeightMeters: a altura do painel em metros.
  • panelWidthMeters: largura do painel em metros.
  • panelCapacityWatts: a potência do painel em watts.

O exemplo a seguir mostra uma instância do objeto SolarPanelConfig no campo solarPanelConfigs em uma resposta de solicitação:

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

Para instalações solares, installationSize se refere à saída em kW, e não à área ou à contagem de painéis, e é definido como:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajustar as estimativas de produção de energia para diferentes classificações de painel

Para calcular o valor de yearlyEnergyDcKwh, a API Solar usa a classificação de potência no campo panelCapacityWatts, que atualmente é 250 W.

Se você precisar usar uma classificação de potência de painel diferente nos cálculos e as dimensões dos painéis forem aproximadamente comparáveis aos valores nos campos panelHeightMeters e panelWidthMeters, ajuste os cálculos multiplicando o valor retornado pela API no campo yearlyEnergyDcKwh pela proporção da sua classificação de potência em relação ao valor em panelCapacityWatts.

Por exemplo, se a potência dos painéis for de 400 W e panelCapacityWatts for 250 W, multiplique o valor de yearlyEnergyDcKwh, que a API calculou pelo usando panelCapacityWatts em um fator de 400/250, ou 1, 6. Se a classificação de energia do painel for 200 W, multiplique yearlyEnergyDcKwh por 200/250 ou 0,8.

Produção excessiva de energia

A contabilização do excesso de energia que pode ser produzido por uma instalação solar está fora do escopo dos cálculos da API Solar. Na verdade, se A API Solar retorna várias instâncias de SolarPanelConfig possíveis para um a API Solar não considera resultados ou configurações que produzem mais energia do que a média estimada de consumo doméstico nos EUA FinancialAnalysis.

No entanto, você pode ter motivos para incluir instalações que produzem excesso eletricidade em suas recomendações. Por exemplo, talvez você queira deslocar declínio gradual na eficiência do painel (o efficiencyDepreciationFactor) de permitindo o excesso de produção na primeira parte da vida útil de uma instalação. Para mais informações, consulte Valores obrigatórios para informações financeiras análise.

sejam quais forem os motivos, se você incluir instalações solares que produzem eletricidade em seus cálculos, mas saiba que os cálculos explicado aqui não abrangem esse cenário.

Valores obrigatórios para análise financeira para locais fora dos EUA

Você precisa de dois valores para cada instância de SolarPanelConfig na resposta da API para realizar a análise financeira da instância:

• panelsCount:o número de painéis solares em uma instalação. Use esse valor no cálculo do installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh: quanta energia solar um layout captura ao longo de um ano, em kWh de eletricidade CC, considerando um panelsCount específico. Use esse valor no cálculo da energia solar que pode ser usada como eletricidade CA em uma residência (initialAcKwhPerYear) de cada installationSize, levando em conta qualquer perda de energia durante a conversão de CC para CA.

Além disso, é necessário coletar valores específicos do local para as seguintes variáveis que serão usadas nos cálculos:

• billCostModel(): o modelo para determinar o custo, em moeda paga por uma família pelo uso de um determinado número de kWh. O valor das cobranças de energia elétrica pode variar de dia para dia ou de hora para hora, dependendo de fatores como demanda, horário do dia e quantidade de energia elétrica consumida. Talvez seja necessário estimar um custo médio.
• costIncreaseFactor: o fator pelo qual o custo da eletricidade aumenta anualmente. A API Solar usa 1,022 (2,2% de aumento anual) para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
• dcToAcDerate: a eficiência em que um inversor converte a eletricidade CC produzida pelos painéis solares em eletricidade CA usada em uma residência. A API Solar usa 85% para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
• discountRate: a API Solar usa 1,04 (aumento anual de 4%) para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
• efficiencyDepreciationFactor:é a eficiência da energia solar de negócios caem a cada ano. A API Solar usa 0,995 (0,5% de redução anual) para locais nos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
• incentivos:incluem incentivos monetários para a instalação de painéis solares. fornecido por entidades governamentais em sua área.
• installationCostModel(): seu método para estimar o custo da instalação de energia solar na moeda local de um determinado installationSize. Custo normalmente considera os custos locais de mão de obra e material de um determinado installationSize:
• installationLifeSpan: a vida útil esperada da instalação solar. A API Solar usa 20 anos. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área
• kWhConsumptionModel(): seu modelo para determinar quanta energia um consumos domésticos com base em uma fatura mensal. Na forma mais simples, você usaria divida a conta pelo custo médio de um kWh no local da família.
• monthlyBill: a conta de luz mensal média de um domicílio alvo.
• monthlyKWhEnergyConsumption: estimativa da quantidade média de eletricidade que a casa consome em um determinado mês, medida em KWh.

Com esses valores e as informações fornecidas pela resposta da API, é possível realizar os cálculos necessários para recomendar a melhor installationSize para locais não cobertos pela API Solar.

Etapas do cálculo

As etapas a seguir são baseadas na metodologia da API Solar. Talvez seja necessário ajustar sua metodologia com base nas informações disponíveis para sua localização.

1. Calcule o consumo anual de energia da casa na entrada local:

   1. Faça uma estimativa ou solicite a fatura mensal da família.
   2. Calcule o monthlyKWhEnergyConsumption da conta mensal. Se você saber o monthlyKWhEnergyConsumption, pule esta etapa. Por exemplo:

   monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

   1. Calcule annualKWhEnergyConsumption multiplicando monthlyKWhEnergyConsumption por 12:

   annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

2. Receba a resposta da API para a família de destino:

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

   A resposta inclui a luz solar utilizável, o espaço útil do telhado e uma ou mais possíveis configurações de painéis solares.

3. Calcule a produção anual de CA de energia solar de cada installationSize proposta pela API multiplicando o valor de yearlyEnergyDcKwh fornecido pela API em cada instância de SolarPanelConfig pelo seu dcToAcDerate local:

   initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

4. Como alternativa, remova de consideração todas as instâncias de SolarPanelConfig que produz mais eletricidade do que a família consome anualmente (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

5. Calcule a produção de energia solar durante a vida útil (LifetimeProductionAcKwh) de cada installationSize retornado:

   1. Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule o valor de eletricidade que a instalação produzirá anualmente, aplicando efficiencyDepreciationFactor exponencialmente a cada ano após primeiro.
   2. Adicione os totais de todos os anos.

   A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular a produção de energia ao longo da vida útil assumindo um installationLifeSpan de 20 anos. Cada linha representa um ano de produção. Após o primeiro ano, a redução de eficiência é aplicada de forma exponencial. Finalmente, a soma de todas as linhas é o produção de energia para a vida toda da instalação solar.

   Ano	Produção anual de energia solar (kWh)
   1	initialAcKwhPerYear
   2	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor
   :	:
   20	+ initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19
   Total	LifetimeProductionAcKwh

Como a eficiência do painel solar diminui a uma taxa constante, ela é essencialmente uma série geométrica em que a = initialAcKwhPerYear e r = efficiencyDepreciationFactor. Podemos usar uma soma geométrica para calcular o LifetimeProductionAcKwh:

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

O código Python a seguir calcula a soma geométrica acima:

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

1. Para cada installationSize retornado, calcule o custo da vida útil de consumo de energia se o installationSize estiver instalado:

   1. Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule o custo da eletricidade que a família vai precisar comprar anualmente para cobrir o consumo de energia não atendido pela energia solar. Use os valores de annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear que você calculou anteriormente. Para cada ano após o primeiro, aplique o efficiencyDepreciationFactor, o costIncreaseFactor e o discountRate aos valores.
   2. Adicione os totais de todos os anos.

   A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular o custo vitalício da eletricidade. Cada linha representa o custo da eletricidade em um ano durante o ciclo de vida da instalação solar. Após o primeiro ano, o aumento do custo de eletricidade e a taxa de desconto são aplicados de forma exponencial. Por fim, a soma de todas as linhas é o custo da vida útil dos da eletricidade com a instalação solar.

   Ano	Conta de consumo anual no valor atual da moeda local (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
   Total	remainingLifetimeUtilityBill

O código Python a seguir retorna uma matriz de annualUtilityBillEstimate para cada ano do 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. Calcule o custo da eletricidade ao longo da vida útil se uma instalação solar não for instalada:

   1. Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule o valor custo da eletricidade que a família precisará comprar anualmente se solares não estão instalados. Use o valor de monthlyBill. Para cada ano após o primeiro, aplique os valores de costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
   2. Adicione os totais de todos os anos.

   A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular o custo da vida útil de eletricidade sem energia solar. Cada linha representa o custo eletricidade por um ano pelo mesmo número de anos que a vida útil de uma instalação solar. Após o primeiro ano, o aumento do custo da eletricidade e a taxa de desconto são aplicados de forma exponencial. Por fim, o total de todas as linhas é o custo vitalício da eletricidade sem a instalação solar.

   Ano	Fatura anual de serviços públicos no valor atual da moeda local
   1	fatura anual = fatura mensal x 12
   2	annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
   :	:
   20	annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
   Total	costOfElectricityWithoutSolar

O código abaixo executa o cálculo acima:

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

1. Para cada tamanho de instalação, calcule o custo da instalação:

   installCost = localInstallationCostModel(installationSize)

2. Adicione os incentivos monetários disponíveis para a família. o local.

3. Para cada tamanho de instalação, calcule os custos totais associados à instalação solar:

   totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill – incentivos

4. Para cada tamanho de instalação, calcule a economia total associada à instalação solar:

   savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

5. Selecione o tamanho de instalação que gera mais economia.

Quando seus cálculos forem concluídos

Com base nas informações fornecidas, as informações retornadas pelo a API Solar e os cálculos acima, você poderá recomendar tamanhos de instalação de energia solar que proporcionam a economia máxima para as famílias na sua área.

Nas recomendações fornecidas ao usuário final, também é possível incluir as seguintes informações retornadas pela API no método SolarPotential objeto do campo solarPotential:

• Quanta luz solar utilizável uma casa recebe anualmente, que é retornada no campo maxSunshineHoursPerYear do objeto SolarPotential.
• Quantos metros quadrados de um telhado podem ser usados para uma instalação solar, que é retornado no campo wholeRoofStats do objeto SolarPotential.
• A conta de luz mensal média da família.