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

En esta sección, se describe cómo realizar los cálculos que te permiten determinar la mejor configuración solar para los hogares ubicados 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.

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. En estos casos, usas la información 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 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 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 Cómo calcular los ahorros en costos (EE.UU.).

Configuraciones de paneles solares

Para las ubicaciones que no son 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 muestran 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 a lo largo 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 en una respuesta de 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 salida en kW en lugar del área o la cantidad de paneles, y se define de la siguiente manera:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Cómo ajustar las estimaciones de producción de energía para diferentes clasificaciones de paneles

Para calcular el valor yearlyEnergyDcKwh, la API de Solar usa la potencia nominal 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 nominal de tus paneles es de 400 W y panelCapacityWatts es de 250 W, multiplica el valor de yearlyEnergyDcKwh, que la API calculó con 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 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.

Independientemente de los 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 el cálculo de installationSize.
  • yearlyEnergyDcKwh: Indica 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 en el cálculo de la energía solar que se puede usar como electricidad de CA en un hogar (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 un grupo familiar por usar una cantidad determinada 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 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 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 en qué medida 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 área.
  • Incentivos: 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 energía solar en moneda local para 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 simple, debes dividir la factura por el costo promedio de un kWh en la ubicación del hogar.
  • monthlyBill: Es la factura eléctrica mensual promedio de un grupo familiar sujeto.
  • 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. Es posible que necesites ajustar tu metodología en función de la información que está disponible para tu ubicación.

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

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

    monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)

    1. Para calcular annualKWhEnergyConsumption, multiplica monthlyKWhEnergyConsumption por 12:

    annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption × 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 configuraciones posibles de paneles solares.

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

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

    En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular la producción de energía durante toda la vida, asumiendo un 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 toda la vida útil de la instalación solar.

    Año Producción anual de energía solar (kWh)
    1 initialAcKwhPerYear
    2 + initialAcKwhPerYear × efficiencyDepreciationFactor
    : :
    20 + initialAcKwhPerYear x 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 después del primero, aplica los valores de efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor y discountRate.
    2. Agrega 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 la electricidad durante un año de la vida útil de la instalación solar. Después del primer año, el aumento del costo de electricidad y 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 con la instalación solar.

    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 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 electricidad durante toda la vida si no se instala una instalación 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 la energía solar. Usa el valor de monthlyBill. Para cada año después del primero, aplica los valores de costIncreaseFactor y discountRate a monthlyBill.
    2. Agrega 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 sin energía solar. Cada fila representa el costo de la electricidad durante un año durante 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 por vida de la electricidad sin la instalación solar.

    Año Factura anual de electricidad en el valor actual de la moneda local
    1 facturaAnual = facturaMensual × 12
    2 facturaAnual = facturaMensual × 12 × factorAumentoCosto / porcentajeDescuento
    : :
    20 facturaAnual = facturaMensual × 12 × factorAumentoCosto19 / tasaDescuento19
    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 están disponibles para la ubicación del grupo familiar.

  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:

    ahorros = costoDeElectricidadSinEnergíaSolar - costoTotalConEnergíaSolar

  5. Selecciona el tamaño de instalación que proporcione más ahorros.

Cuando termines de hacer los cálculos

Con la información que proporciones, la que muestra la API de Solar y los cálculos anteriores, deberías poder recomendar tamaños de instalación solar que proporcionen el máximo ahorro de costos para los hogares de 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:

  • Indica la cantidad de luz solar aprovechable que recibe una casa anualmente, que se muestra en el 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 mensual promedio de electricidad del hogar.
Anterior
Calcular costos y ahorros (solo para EE.UU.)
Siguiente
Calcula los costos y ahorros en TypeScript