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

Desarrolladores del Espacio Económico Europeo (EEE)

En esta sección, se describe cómo realizar los cálculos que te permiten determinar la mejor configuración solar para las familias que se encuentran fuera de EE.UU. Para calcular las recomendaciones, debes modelar los costos de instalar paneles solares y los ahorros que proporcionan con los datos de una respuesta de la API de Solar.

En el caso de las ubicaciones de EE.UU., la API de Solar devuelve una instancia del objeto FinancialAnalysis para cada importe de la factura de electricidad de la ubicación de entrada. Usas la información de estas instancias para determinar la factura, el consumo de energía y, en última instancia, los ahorros asociados con cada tamaño de instalación solar.

En el caso de las ubicaciones fuera 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 antes de recomendar la mejor. Para realizar los cálculos, debes recopilar datos específicos de la ubicación y seguir las instrucciones de este documento.

Puedes modelar tus cálculos en función de los que usa la API de Solar para las ubicaciones de EE.UU. Para obtener una explicación de estos cálculos, consulta Calcula el ahorro de costos (EE.UU.).

Configuraciones de paneles solares

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

  • panelsCount: Es la cantidad de paneles que se usan en esta configuración.
  • yearlyEnergyDcKwh: Es la cantidad de energía solar, en kWh de electricidad de CC, que produce esta configuración en el transcurso de un año, según el tamaño del panel definido por los siguientes campos en el objeto SolarPotential:

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

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

En el caso de las instalaciones solares, installationSize se refiere a la producción en kW, en lugar de al área o la cantidad de paneles, y se define de la siguiente manera:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajustar las estimaciones de producción de energía para diferentes clasificaciones de paneles

Para calcular el valor de yearlyEnergyDcKwh, la API de Solar usa la potencia nominal en el campo panelCapacityWatts, que actualmente es de 400 W.

Si necesitas usar una potencia nominal de panel diferente en tus cálculos y las dimensiones de los paneles son aproximadamente 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 potencia nominal con respecto al valor en panelCapacityWatts.

Por ejemplo, si la potencia nominal de tus paneles es de 500 W y panelCapacityWatts es de 400 W, multiplica el valor de yearlyEnergyDcKwh, que la API calculó con panelCapacityWatts, por un factor de 500/400, o 1.25. Si la potencia nominal del panel es de 200 W, multiplica yearlyEnergyDcKwh por 200/400, o 0.5.

Producción de energía excedente

La contabilización 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 devuelve varias instancias de SolarPanelConfig posibles para una casa determinada, la API de Solar no tiene en cuenta los resultados ni las configuraciones que producen más energía que el consumo promedio de una casa de EE.UU. en el FinancialAnalysis.

Sin embargo, es posible que tengas motivos para incluir en tus recomendaciones instalaciones que produzcan un exceso de electricidad. Por ejemplo, es posible que desees compensar la disminución gradual de la eficiencia del panel (el efficiencyDepreciationFactor) permitiendo un exceso de producción en la primera parte de la vida útil de una instalación. Para obtener más información, consulta Valores obligatorios para el análisis financiero.

Cualquiera que sea el motivo, si incluyes instalaciones solares que producen un exceso de electricidad 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 fuera 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. Usa este valor en el cálculo de installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: Es la cantidad de energía solar que captura un diseño en el transcurso de un año, en kWh de electricidad de CC, según un panelsCount específico. Usa este valor en el cálculo de la energía solar que se puede usar como electricidad de CA en una casa (initialAcKwhPerYear) de cada installationSize, teniendo en cuenta cualquier pérdida de energía durante la conversión de CC a CA.

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

  • billCostModel(): Es tu modelo para determinar el costo, en moneda local, que paga una familia por usar una cantidad determinada de kWh. El precio que cobra una compañía eléctrica 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 la familia. 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 (un aumento anual del 2.2%) para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • dcToAcDerate: Es la eficiencia con la que un inversor convierte la electricidad de CC que producen los paneles solares en la electricidad de CA que se usa en una casa. 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 (un aumento anual del 4%) 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 (disminución anual del 0.5%) para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • incentives: Incluye cualquier incentivo monetario para instalar paneles solares que otorguen las entidades gubernamentales de tu área.
  • installationCostModel(): Es tu método para estimar el costo de instalar paneles solares en la moneda local para un installationSize determinado. Por lo general, el modelo de costos tiene en cuenta los costos locales de mano de obra y materiales para un installationSize determinado.
  • 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 una familia según una factura mensual. En su forma más simple, dividirías la factura por el costo promedio de un kWh en la ubicación de la familia.
  • monthlyBill: Es la factura mensual de electricidad promedio de una casa en cuestión.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: Es una estimación de la cantidad promedio de electricidad que consume la familia 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 abarca la API de Solar.

Pasos del cálculo

Los siguientes pasos se basan en la metodología de la API de Solar. Es posible que debas ajustar tu metodología según la información disponible para tu ubicación.

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

    1. Estima o solicita la factura mensual de la familia.
    2. Calcula el monthlyKWhEnergyConsumption a partir de la factura mensual. (Si conoces el valor de monthlyKWhEnergyConsumption, puedes omitir este paso). Por ejemplo:

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Calcula annualKWhEnergyConsumption multiplicando monthlyKWhEnergyConsumption por 12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

  2. Obtén la respuesta de la API para la familia de destino:

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

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

  3. Calcula la producción anual de energía solar de CA de cada installationSize que propone la API multiplicando el valor de yearlyEnergyDcKwh que proporciona la API en cada instancia de SolarPanelConfig por tu dcToAcDerate local:

    initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x dcToAcDerate

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

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

    1. Para cada año de la vida útil de la instalación solar, calcula la cantidad de electricidad que producirá la instalación anualmente, aplicando el efficiencyDepreciationFactor de forma exponencial a cada año después del primero.
    2. Suma los totales de todos los años.

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

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

Debido a que la eficiencia del panel solar 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 el 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 devuelva, 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 necesitará comprar anualmente para cubrir el consumo de energía que no se satisface con la energía solar. Usa los valores de annualKWhEnergyConsumption y initialAcKwhPerYear que calculaste antes. Para cada año posterior al primero, aplica los valores de efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor y discountRate.
    2. Suma los totales de todos los años.

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

    Año Factura de electricidad anual 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 devuelve un array de annualUtilityBillEstimate para cada año de 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 la electricidad durante la vida útil si no se instala un sistema de energía solar:

    1. Para cada año de la vida útil de la instalación solar, calcula el costo de la electricidad que la familia deberá comprar anualmente si no se instala energía solar. Usa el valor de monthlyBill. Para cada año después del primer año, aplica los valores costIncreaseFactor y discountRate a monthlyBill.
    2. Suma los totales de todos los años.

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

    Año Factura de electricidad anual en el valor actual de la moneda local
    1 annualBill = monthlyBill x 12
    2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate
    : :
    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 que estén disponibles para la ubicación de la familia.

  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 paneles solares:

    savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

  5. Selecciona el tamaño de instalación que proporcione el mayor ahorro.

Cuando termines los cálculos

Con la información que proporciones, la información que devuelva la API de Solar y los cálculos anteriores, deberías poder recomendar tamaños de instalaciones solares que proporcionen el máximo ahorro de costos para las familias de tu área.

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

  • La cantidad de luz solar utilizable que recibe una casa por año, que se devuelve en el campo maxSunshineHoursPerYear del objeto SolarPotential
  • Cuántos pies cuadrados de un techo se pueden usar para una instalación solar, lo que se devuelve en el campo wholeRoofStats del objeto SolarPotential.
  • Es el importe promedio de la factura mensual de electricidad de la familia.
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