Calcula los costos y ahorros de energía solar para ubicaciones fuera de EE.UU.

En esta sección, se describe cómo hacer los cálculos que te permiten determinar la mejor configuración de energía solar para hogares en ubicaciones fuera de EE.UU. Para calcular recomendaciones, necesitas modelar los costos de instalación de paneles solares y el ahorro que ofrecen gracias al uso de datos de una API de Solar respuesta.

Para las ubicaciones de EE.UU., la API de Solar muestra una instancia del objeto FinancialAnalysis para cada tamaño de factura eléctrica de la ubicación de entrada. Usarás la información en estas instancias para determinar la factura, la energía consumo de energía y, en última instancia, el ahorro asociado con cada energía solar el tamaño de la instalación.

En el caso de las ubicaciones que no son de EE.UU., la respuesta de la API no incluye las instancias de FinancialAnalysis, por lo que debes calcular el costo y los ahorros de cada configuración solar por tu cuenta antes de poder recomendar la mejor. Para realizar la cálculos, debes recopilar datos específicos de la ubicación y seguir las instrucciones en este documento.

Puedes modelar tus cálculos a partir de los cálculos que la API de Solar usa en ubicaciones de EE.UU. Para obtener una explicación de estos cálculos, consulta Cómo calcular los ahorros en costos (EE.UU.).

Parámetros de configuración de paneles solares

En el caso de ubicaciones fuera de EE.UU., la información sobre la configuración de cada panel solar que que necesitas para el análisis financiero, en el campo SolarPanelConfig. La cantidad de instancias de SolarPanelConfig que se muestran depende del tamaño del techo de la ubicación de entrada. Para tus cálculos, necesitas los valores de la siguientes dos campos:

En el siguiente ejemplo, se muestra una instancia del objeto SolarPanelConfig en el campo solarPanelConfigs en una respuesta de solicitud:

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

Para instalaciones de energía solar, installationSize se refiere a la potencia de kW en lugar de la cantidad de áreas o paneles y se define de la siguiente manera:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajusta las estimaciones de producción de energía para las diferentes calificaciones de los paneles

Para calcular el valor yearlyEnergyDcKwh, la API de Solar usa la clasificación de potencia en el campo panelCapacityWatts, que actualmente es de 250 W.

Si necesitas usar una clasificación de potencia de panel diferente en tus cálculos y las dimensiones de los paneles son comparables con los valores de los campos panelHeightMeters y panelWidthMeters, puedes ajustar tus cálculos multiplicando el valor que muestra la API en el campo yearlyEnergyDcKwh por la proporción de tu clasificación de potencia y el valor en panelCapacityWatts.

Por ejemplo, si la potencia de tus paneles es de 400 W y panelCapacityWatts es de 250 W, multiplica el valor de yearlyEnergyDcKwh, que la API calculó usando panelCapacityWatts, por un factor de 400/250, o 1.6. Si la potencia nominal del panel es de 200 W, multiplica yearlyEnergyDcKwh por 200/250 o 0.8.

Producción de energía excedente

El registro del exceso de energía que podría producir una instalación solar está fuera del alcance de los cálculos de la API de Solar. De hecho, si la API de Solar muestra varias instancias posibles de SolarPanelConfig para un grupo familiar determinado, no considera los resultados ni las configuraciones que producen más energía que el consumo promedio de un grupo familiar de EE.UU. en FinancialAnalysis.

Sin embargo, es posible que tengas motivos para incluir instalaciones que produzcan electricidad en exceso en tus recomendaciones. Por ejemplo, es posible que quieras descontar disminución gradual en la eficiencia de los paneles (el efficiencyDepreciationFactor) en un lo que permite un exceso de producción en la primera parte del ciclo de vida de una instalación. Para obtener más información, consulta Valores obligatorios para el análisis financiero.

Independientemente de tus motivos, si incluyes instalaciones solares que producen electricidad en exceso en tus cálculos, ten en cuenta que los cálculos que se explican aquí no abarcan esa situación.

Valores obligatorios para el análisis financiero de ubicaciones que no son de EE.UU.

De cada instancia de SolarPanelConfig en la respuesta de la API, necesitas dos valores para realizar el análisis financiero de esa instancia:

  • panelsCount: Es la cantidad de paneles solares en una instalación. Usas este valor en tu cálculo de installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: Es la cantidad de energía solar que captura un diseño a lo largo de un año, en kWh de electricidad de CC, para un panelsCount específico. Usas este valor para calcular la energía solar que se puede usar como electricidad de CA en una casa (initialAcKwhPerYear) de cada uno installationSize, teniendo en cuenta las pérdidas de energía durante la de CC a AC.

Además, debes recopilar valores específicos de la ubicación para las siguientes variables que usarás en los cálculos:

  • billCostModel(): Tu modelo para determinar el costo, en formato local. moneda pagada por una familia por utilizar una determinada cantidad de kWh El importe que cobra una empresa de servicios públicos por la electricidad puede variar de un día a otro o de una hora a otra, según factores como la demanda, la hora del día y la cantidad de electricidad que consume el grupo familiar. Es posible que debas estimar un costo promedio.
  • costIncreaseFactor: Es el factor por el que aumenta el costo de la electricidad anualmente. La API de Solar usa 1.022 (2.2% de aumento anual) para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario en tu área.
  • dcToAcDerate: La eficiencia con la que un inversor convierte la DC producida por los paneles solares a la electricidad de CA que se usa en un hogar. La API de Solar usa el 85% para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • discountRate: La API de Solar usa 1.04 (4% de aumento anual) para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • efficiencyDepreciationFactor: Indica cuánto disminuye la eficiencia de los paneles solares cada año. La API de Solar usa 0.995 (0.5% de disminución anual) para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu en una sola área de almacenamiento en etapa intermedia.
  • incentivos: incluyen cualquier incentivo monetario para la instalación de paneles solares. proporcionadas por entidades gubernamentales de tu zona.
  • installationCostModel(): Es el método para calcular el costo de instalando energía solar en moneda local por un installationSize determinado. Por lo general, el modelo de costos tendría en cuenta los costos de mano de obra y materiales locales para una installationSize determinada.
  • installationLifeSpan: Es la vida útil esperada de la instalación solar. La API de Solar usa 20 años. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • kWhConsumptionModel(): Es tu modelo para determinar cuánta energía consume un hogar en función de una factura mensual. En su forma más sencilla, usarías dividir la factura por el costo promedio de un kWh en la ubicación de la casa.
  • monthlyBill: la factura de electricidad mensual promedio de un sujeto grupo familiar.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: Es una estimación de la cantidad promedio de electricidad que consume un grupo familiar en una ubicación determinada en un mes, medida en kWh.

Con estos valores y la información que proporciona la respuesta de la API, puedes realizar los cálculos necesarios para recomendar el mejor installationSize para las ubicaciones que no cubre la API de Solar.

Pasos del cálculo

Los siguientes pasos se basan en la metodología de la API de Solar. Quizás ajustar tu metodología en función de la información disponible para tu ubicación.

  1. Calcula el consumo anual de energía del hogar en la ubicación de entrada:

    1. Calcula o solicita la factura mensual del grupo familiar.
    2. Calcula el monthlyKWhEnergyConsumption a partir de la factura mensual. (Si si conoces el monthlyKWhEnergyConsumption, puedes omitir este paso). Por ejemplo:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Para calcular annualKWhEnergyConsumption, multiplica monthlyKWhEnergyConsumption por 12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Obtén la respuesta de la API para el grupo familiar objetivo:

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

    La respuesta incluye la luz solar utilizable, el espacio de techo utilizable y una o más posibles configuraciones de paneles solares.

  3. Calcular la producción anual de energía solar de CA de cada una installationSize que propone la API multiplicando yearlyEnergyDcKwh valor proporcionado por la API en cada instancia de SolarPanelConfig por tu instancia dcToAcDerate:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh × dcToAcDerate

  4. De manera opcional, quita de la consideración cualquier instancia de SolarPanelConfig que produzca más electricidad que la que consume el grupo familiar anualmente (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Calcula la producción de energía solar durante toda la vida (LifetimeProductionAcKwh) de cada installationSize que se muestra:

    1. Para cada año de vida útil de la instalación solar, calcula la cantidad de electricidad que la instalación producirá por año y se aplicará efficiencyDepreciationFactor de forma exponencial a cada año después del antes de empezar.
    2. Suma los totales de todos los años.

    En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular la energía total de producción asumiendo una installationLifeSpan de 20 años. Cada fila representa un año de producción. Después del primer año, la eficiencia de disminución se aplica exponencialmente. Por último, la suma de todas las filas es la producción de energía durante toda la vida útil de la instalación solar.

    Año Producción anual de energía solar (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor19
    Total LifetimeProductionAcKwh

Debido a que la eficiencia de los paneles solares disminuye a una tasa constante, es, en esencia, una serie geométrica en la que a = initialAcKwhPerYear y r = efficiencyDepreciationFactor. Podemos usar una suma geométrica para calcular LifetimeProductionAcKwh:

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

El siguiente código de Python calcula la suma geométrica anterior:

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

  1. Para cada installationSize que se muestra, calcula el costo de por vida del consumo de energía si se instala el installationSize:

    1. Para cada año de la vida útil de la instalación solar, calcula el costo de la electricidad que la familia deberá comprar anualmente para cubrir el consumo de energía que no se cubre con la energía solar. Usa los valores de annualKWhEnergyConsumption y initialAcKwhPerYear que calculaste antes. Para cada año posterior al primero, aplica la efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor y discountRate a los valores.
    2. Suma los totales de todos los años.

    En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular el costo de por vida de la electricidad. Cada fila representa el costo de electricidad durante un año en la vida de la instalación solar. Después del primer año, tanto el aumento en el costo de la electricidad y se aplican las tasas de descuento de forma exponencial. Por último, la suma de todas las filas es el costo a lo largo de la vida útil de electricidad con la instalación de paneles solares.

    Año Factura anual de electricidad en el valor actual de la moneda 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

El siguiente código de Python muestra un array de annualUtilityBillEstimate para todos los años del 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. Calcula el costo de electricidad durante toda la vida si no se instala una instalación solar:

    1. Para cada año de vida útil de la instalación solar, calcula la el costo de la electricidad que el hogar necesitará comprar anualmente si de que la energía solar no esté instalada. Usa el valor de monthlyBill. Para cada año después del primer año, aplica el costIncreaseFactor y el discountRate de monthlyBill.
    2. Suma los totales de todos los años.

    En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular el costo del ciclo de vida del cliente de electricidad sin energía solar. Cada fila representa el costo de electricidad por un año durante la misma cantidad de años que la vida útil de una instalación de energía solar. Después del primer año, tanto el aumento del costo de la electricidad como la tasa de descuento se aplican de forma exponencial. Finalmente, la suma de todas las filas es el costo de vida útil de la electricidad sin energía solar instalación.

    Año Factura anual de electricidad en el valor actual de la moneda local
    1 facturaAnual = facturaMensual × 12
    2 facturaAnual = facturaMensual × 12 × factorAumentoCosto / porcentajeDescuento
    : :
    20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19
    Total costOfElectricityWithoutSolar

El siguiente código realiza el cálculo anterior:

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

  1. Para cada tamaño de instalación, calcula el costo de instalación:

    installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)

  2. Suma los incentivos monetarios disponibles para el grupo familiar. ubicación.

  3. Para cada tamaño de instalación, calcula los costos totales asociados con la instalación de energía solar:

    totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

  4. Para cada tamaño de instalación, calcula el ahorro total asociado con la instalación de energía solar:

    ahorro = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Selecciona el tamaño de instalación que te permita ahorrar más.

Cuando hayas terminado tus cálculos

Con su información, los datos devueltos por el de la API de Solar y los cálculos anteriores, deberías poder recomendar instalaciones de paneles solares que generan ahorros máximos en los costos de los hogares de en tu área.

En las recomendaciones que le proporcionas a tu usuario final, también puedes incluir la siguiente información que muestra la API en el objeto SolarPotential del campo solarPotential:

  • Cuánta luz solar utilizable recibe una casa anualmente, que se devuelve en Campo maxSunshineHoursPerYear del objeto SolarPotential.
  • Indica cuántos pies cuadrados de un techo se pueden usar para una instalación solar, que se muestra en el campo wholeRoofStats del objeto SolarPotential.
  • La factura promedio mensual de electricidad de la familia.
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