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 de energía solar para hogares en ubicaciones fuera de EE.UU. Para calcular las recomendaciones, debes modelar los costos de instalación de paneles solares y los ahorros que proporcionan con los datos de una respuesta de la API de Solar.

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

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

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

Parámetros de configuración 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 muestran depende del tamaño del techo de la ubicación de entrada. Para tus cálculos, necesitas los valores de los 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
          }
        ]
      }
  ]

En el caso de las instalaciones solares, installationSize se refiere a la salida de kW en lugar del área o recuento de 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 de yearlyEnergyDcKwh, la API de Solar usa la potencia de energía en el campo panelCapacityWatts, que actualmente es de 250 W.

Si necesitas usar una potencia nominal de panel diferente en tus cálculos y las dimensiones de los paneles son aproximadamente comparables a los valores de los campos panelHeightMeters y panelWidthMeters, puedes ajustar los cálculos multiplicando el valor que muestra la API en el campo yearlyEnergyDcKwh por la proporción de tu potencia nominal al 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 con panelCapacityWatts, por un factor de 400/250, o 1.6. Si la potencia de tu panel es de 200 W, multiplica yearlyEnergyDcKwh por 200/250, o bien 0.8.

Producción excesiva de energía

Tener en cuenta el exceso de energía que podría generar 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 una familia determinada, la API de Solar no tiene en cuenta los resultados ni las configuraciones que producen más energía que el consumo familiar promedio de EE.UU. de EE.UU. en el FinancialAnalysis.

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

Cualquiera sea la razón, si incluyes instalaciones solares que producen exceso de electricidad en tus cálculos, ten en cuenta que los cálculos que se explican aquí no cubren esa situación.

Valores obligatorios para el análisis financiero de ubicaciones fuera de EE.UU.

Para 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 cuánta energía solar captura un diseño en el transcurso de un año, en kWh de electricidad de CC, según 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 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 la moneda local, que paga un grupo familiar por usar una cantidad determinada de kWh. Los cargos por electricidad de una compañía eléctrica pueden variar de un día a otro en función de factores como la demanda, la hora del día y cuánta electricidad consume el grupo familiar. Es posible que debas estimar un costo promedio.
  • costIncreaseFactor: Es el factor por el que el costo de la electricidad aumenta 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 en 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 ubicaciones en EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario en tu área.
  • discountRate: La API de Solar usa 1.04 (aumento anual del 4%) para ubicaciones en EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario en tu área.
  • efficiencyDepreciationFactor: Indica en qué medida se reduce la eficiencia de los paneles solares cada año. La API de Solar usa 0.995 (disminución anual del 0.5%) para ubicaciones en EE.UU. Ajusta este valor según sea necesario para tu área.
  • incentivos: Incluye cualquier incentivo monetario para instalar paneles solares proporcionados por entidades gubernamentales en tu área.
  • installationCostModel(): Es el método para calcular el costo de instalación de energía solar en la moneda local durante un installationSize determinado. Por lo general, el modelo de costos tendría 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 un grupo familiar en función de una factura mensual. En su forma más simple, se divide la factura por el costo promedio de un kWh en la ubicación del hogar.
  • monthlyBill: La factura de electricidad mensual promedio de un grupo familiar sujeto.
  • monthlyKWhEnergyConsumption: 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 en ubicaciones que no están cubiertas por 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 en función de la información disponible para tu ubicación.

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

    1. Calcula o solicita la factura mensual del grupo familiar.
    2. Calcula el monthlyKWhEnergyConsumption de la factura mensual. (Si conoces el 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 el grupo familiar objetivo:

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

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

  3. Calcula la producción anual de energía solar de CA de cada installationSize que propone la API. Para ello, multiplica el valor de yearlyEnergyDcKwh proporcionado por 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 de la que el grupo familiar consume anualmente (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).

  5. Calcula la producción de energía solar a lo largo de todo el ciclo de vida (LifetimeProductionAcKwh) de cada installationSize que se devuelve:

    1. Para cada año de vida útil de la instalación solar, calcula la cantidad de electricidad que producirá la instalación por año. Para ello, aplica el efficiencyDepreciationFactor de manera 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 energética de toda la vida suponiendo 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 el ciclo de vida 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 un ritmo constante, en esencia, es 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 muestra, calcula el costo de por vida del consumo de energía si el installationSize está instalado:

    1. 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 cubre la energía solar. Usa los valores para annualKWhEnergyConsumption y initialAcKwhPerYear que calculaste anteriormente. Para cada año posterior al primer año, aplica el 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 la electricidad a lo largo del ciclo de vida. Cada fila representa el costo de la electricidad durante un año durante la vida útil de la instalación de paneles solares. Después del primer año, se aplican exponencialmente el aumento del costo de la electricidad y la tarifa de descuento. Por último, la suma de todas las filas es el costo de por vida de la 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 por 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 por vida de la electricidad si no tienes instalada una instalación solar:

    1. Para cada año de vida útil de la instalación solar, calcula el costo de la electricidad que el hogar deberá comprar anualmente si no se instala solar. Usa el valor de monthlyBill. Para cada año posterior al 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 por vida de la electricidad sin energía solar. Cada fila representa el costo de electricidad durante un año durante la misma cantidad de años que la vida útil de una instalación solar. Después del primer año, se aplican de manera exponencial el costo aumentado de la electricidad y la tarifa de descuento. Por último, la suma de todas las filas es el costo a lo largo de la vida útil de la electricidad sin instalación de energía solar.

    Año Factura de electricidad anual con 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))

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

    installationCost = installationCost(installationSize)

  2. Suma los incentivos monetarios 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 - incentivos

  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 la información que proporciones, la información que muestra la API de Solar y los cálculos anteriores, deberías poder recomendar tamaños de instalación solar que brinden 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 muestra la API en el objeto SolarPotential del campo solarPotential:

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