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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 los hogares en ubicaciones fuera de EE.UU. Para calcular las recomendaciones, debes modelar los costos de instalación de los 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 tamaño de 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 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 de costos (EE.UU.).

Configuraciones de paneles solares

En el caso de las ubicaciones que no se encuentran en EE.UU., la información sobre cada configuración de panel solar 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 a lo largo de un año, dado el tamaño del panel definido por los siguientes campos en el objeto SolarPotential:
- panelHeightMeters: Altura del panel en metros.
- panelWidthMeters: Ancho del panel en metros.
- panelCapacityWatts: Es la potencia nominal del panel en vatios.

En el siguiente ejemplo, se muestra una instancia del objeto SolarPanelConfig en el campo solarPanelConfigs de una respuesta a la 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 hace referencia a la potencia de salida en kW en lugar del área o la cantidad de paneles, y se define de la siguiente manera:

installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW

Ajusta 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 clasificación de potencia diferente para el panel 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 devuelve la API en el campo yearlyEnergyDcKwh por la proporción entre tu clasificación de potencia y el 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

Los cálculos de la API de Solar no tienen en cuenta el exceso de energía que podría producir una instalación solar. De hecho, si la API de Solar devuelve varias instancias de SolarPanelConfig posibles para una casa determinada, no considera los resultados ni las configuraciones que producen más energía que el consumo promedio supuesto de los hogares de EE.UU. en FinancialAnalysis.

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

Cualquiera sea el motivo, si incluyes instalaciones solares que producen 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 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 del installationSize.
yearlyEnergyDcKwh: Indica cuánta energía solar capta un diseño a lo largo de un año, en kWh de electricidad de CC, dado un panelsCount específico. Usas 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 casa. 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 (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 un 85% para las ubicaciones de EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
discountRate: La API de Solar usa 1.04 (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.
Incentivos: Incluye los incentivos monetarios para instalar paneles solares que otorgan las entidades gubernamentales de tu área.
installationCostModel(): Es tu método para estimar el costo de la instalación de energía solar en 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 casa.
monthlyBill: Es la factura mensual promedio de electricidad de una familia sujeta a estudio.
monthlyKWhEnergyConsumption: Es una estimación de la cantidad promedio de electricidad que consume una familia en una ubicación determinada en un mes, medida en kWh.

Con estos valores y la información proporcionada por 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 de 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.

Calcula el consumo anual de energía de la casa en la ubicación de entrada:
1. Estimar o solicitar 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. Para calcular annualKWhEnergyConsumption, multiplica monthlyKWhEnergyConsumption por 12:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Obtén la respuesta de la API para la familia 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.
Calcula la producción anual de energía solar en 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
De manera opcional, quita de la consideración cualquier instancia de SolarPanelConfig que produzca más electricidad de la que consume la familia anualmente (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

Calcula la producción de energía solar durante la vida útil (LifetimeProductionAcKwh) de cada installationSize devuelto:

Para cada año de 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.
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 una 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 × efficiencyDepreciationFactor¹⁹
Total	LifetimeProductionAcKwh

Dado que la eficiencia de los paneles solares disminuye a un ritmo constante, se trata esencialmente de 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))

Para cada installationSize devuelto, calcula el costo del consumo de energía durante la vida útil si se instala el installationSize:

Para cada año de 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 satisface con la energía solar. Usa los valores de annualKWhEnergyConsumption y initialAcKwhPerYear que calculaste anteriormente. Para cada año posterior al primero, aplica los valores de efficiencyDepreciationFactor, costIncreaseFactor y discountRate.
Suma los totales de todos los años.

En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular el costo de electricidad durante la vida útil. Cada fila representa el costo de la electricidad durante un año de 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 electricidad durante la vida útil con la instalación solar.

Año	Factura de servicios anual en el valor de la moneda local actual (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 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

Calcula el costo de electricidad durante la vida útil si no se instala una instalación solar:

Para cada año de 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 posterior al primero, aplica los valores de costIncreaseFactor y discountRate a monthlyBill.
Suma los totales de todos los años.

En la siguiente tabla, se muestra un ejemplo de cómo calcular el costo de electricidad durante la vida útil sin energía solar. Cada fila representa el costo de la electricidad durante un año, en 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 electricidad durante la vida útil sin la instalación de energía solar.

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

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

installationCost = localInstallationCostModel(installationSize)
Suma todos los incentivos monetarios disponibles para la ubicación de la familia.
Para cada tamaño de instalación, calcula los costos totales asociados con la instalación de energía solar:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill – incentives
Para cada tamaño de instalación, calcula el ahorro total asociado a la instalación de energía solar:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Selecciona el tamaño de instalación que proporcione la mayor cantidad de ahorros.

Cuando termines los cálculos

Con la información que proporcionas, la que devuelve 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 brindes al usuario final, también puedes incluir la siguiente información que devuelve la API en el objeto SolarPotential del campo solarPotential:

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

Calcular costos y ahorros (solo para EE.UU.)

Calcula los costos y ahorros en TypeScript