Esta seção descreve como fazer os cálculos que permitem determinar a melhor configuração solar para famílias em locais fora dos EUA. Para calcular as recomendações, você precisa modelar os custos de instalação de painéis solares e a economia que eles proporcionam usando os dados de uma resposta da API Solar.
Para locais dos EUA, a API Solar retorna uma instância do objeto FinancialAnalysis para cada tamanho de conta de energia elétrica do local de entrada. Você usa as informações nessas instâncias para determinar a conta, o consumo de energia e, por fim, a economia associada a cada tamanho de instalação solar.
Para locais fora dos EUA, a resposta da API não inclui as instâncias FinancialAnalysis. Portanto, você precisa calcular o custo e a economia de cada configuração solar antes de recomendar a melhor. Para realizar os cálculos, você precisa coletar dados específicos do local e seguir as orientações deste documento.
Você pode modelar seus cálculos com base nos cálculos que a API Solar usa para locais dos EUA. Para uma explicação desses cálculos, consulte Calcular economias de custos (EUA).
Configurações de painéis solares
Para locais fora dos EUA, as informações sobre cada configuração de painel solar necessária para a análise financeira são fornecidas no campo SolarPanelConfig.
O número de instâncias de SolarPanelConfig retornadas depende do tamanho do telhado do local de entrada. Para os cálculos, você precisa dos valores dos
seguintes campos:
panelsCount: o número de painéis usados nessa configuração.yearlyEnergyDcKwh: a quantidade de energia solar, em kWh de eletricidade em CC, que essa configuração produz ao longo de um ano, considerando o tamanho do painel definido pelos seguintes campos no objetoSolarPotential:panelHeightMeters: é a altura do painel em metros.panelWidthMeters: largura do painel em metros.panelCapacityWatts: a classificação de potência do painel em watts.
O exemplo a seguir mostra uma instância do objeto SolarPanelConfig no campo solarPanelConfigs em uma resposta de solicitação:
"solarPanelConfigs": [
{
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424,
"roofSegmentSummaries": [
{
"pitchDegrees": 16.253168,
"azimuthDegrees": 169.41516,
"panelsCount": 4,
"yearlyEnergyDcKwh": 1709.2424
}
]
}
]
Para instalações solares, installationSize se refere à saída em kW, e não
à área ou à contagem de painéis, e é definido como:
installationSize = panelsCount * panelCapacityWatts/1000 kW
Ajustar as estimativas de produção de energia para diferentes classificações de painel
Para calcular o valor de yearlyEnergyDcKwh, a API Solar usa a classificação de
potência no campo panelCapacityWatts, que atualmente é 250 W.
Se você precisar usar uma classificação de potência de painel diferente nos cálculos e as
dimensões dos painéis forem aproximadamente comparáveis aos valores nos campos
panelHeightMeters e panelWidthMeters, ajuste os
cálculos multiplicando o valor retornado pela API no
campo yearlyEnergyDcKwh pela proporção da sua classificação de potência em relação ao valor em
panelCapacityWatts.
Por exemplo, se a classificação de energia dos painéis for 400 W e panelCapacityWatts
for 250 W, multiplique o valor de yearlyEnergyDcKwh, que a API calculou
usando panelCapacityWatts, por um fator de 400/250, ou 1,6. Se a classificação de energia
do painel for 200 W, multiplique yearlyEnergyDcKwh por 200/250 ou 0, 8.
Excesso de produção de energia
A contabilização do excesso de energia que pode ser produzido por uma instalação solar está fora do escopo dos cálculos da API Solar. Na verdade, se a
API Solar retornar várias instâncias possíveis de SolarPanelConfig para uma
determinada família, a API Solar não considerará resultados ou configurações
que produzam mais energia do que o consumo médio de famílias nos EUA no
FinancialAnalysis.
No entanto, talvez você tenha motivos para incluir instalações que produzem eletricidade em excesso nas suas recomendações. Por exemplo, você pode compensar a diminuição gradual na eficiência do painel (o efficiencyDepreciationFactor) permitindo a produção em excesso na primeira parte da vida de uma instalação. Para mais informações, consulte Valores obrigatórios para análise financeira.
Seja qual for o motivo, se você incluir instalações solares que produzem eletricidade em excesso nos cálculos, saiba que os cálculos explicados aqui não abrangem esse cenário.
Valores obrigatórios para análise financeira em locais fora dos EUA
Em cada instância SolarPanelConfig na resposta da API, você precisa de dois valores
para realizar a análise financeira dessa instância:
panelsCount:o número de painéis solares em uma instalação. Use esse valor no cálculo doinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh:quanta energia solar um layout captura ao longo de um ano, em kWh de eletricidade CC, considerando umpanelsCountespecífico. Use esse valor no cálculo da energia solar que pode ser usada como eletricidade CA em uma residência (initialAcKwhPerYear) de cadainstallationSize, levando em conta qualquer perda de energia durante a conversão de CC para CA.
Além disso, você precisa coletar valores específicos do local para as seguintes variáveis que serão usadas nos cálculos:
- billCostModel():seu modelo para determinar o custo, na moeda local, pago por uma família para usar um determinado número de kWh. O valor das cobranças de energia elétrica pode variar de dia para dia ou de hora para hora, dependendo de fatores como demanda, horário do dia e quantidade de energia elétrica consumida. Talvez seja necessário estimar um custo médio.
- costIncreaseFactor:o fator pelo qual o custo da eletricidade aumenta anualmente. A API Solar usa 1,022 (2,2% de aumento anual) para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
- dcToAcDerate:a eficiência em que um inversor converte a eletricidade CC produzida pelos painéis solares em eletricidade CA usada em uma residência. A API Solar usa 85% para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
- discountRate:a API Solar usa 1,04 (aumento anual de 4%) para locais dos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
- efficiencyDepreciationFactor:a redução da eficiência dos painéis solar a cada ano. A API Solar usa 0,995 (0,5% de redução anual) para locais nos EUA. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
- Incentivos:inclua incentivos monetários para instalar painéis solares dados por entidades governamentais na sua região.
- installationCostModel():seu método para estimar o custo da
instalação de energia solar na moeda local de um determinado
installationSize. O modelo de custo normalmente considera os custos de mão de obra e materiais locais para um determinadoinstallationSize. - installationLifeSpan:a expectativa de vida útil da instalação solar. A API Solar usa 20 anos. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
- kWhConsumptionModel():seu modelo para determinar a quantidade de energia que uma família consome com base em uma conta mensal. Na forma mais simples, você dividiria a conta pelo custo médio de um kWh no local da residência.
- monthlyBill:a conta de luz mensal média de um domicílio alvo.
- monthlyKWhEnergyConsumption:estimativa da quantidade média de eletricidade que uma família em um determinado local consome em um mês, medida em KWh.
Com esses valores e as informações fornecidas pela resposta da API, é possível
realizar os cálculos necessários para recomendar o melhor installationSize para
locais não cobertos pela API Solar.
Etapas do cálculo
As etapas a seguir são baseadas na metodologia da API Solar. Talvez seja necessário ajustar sua metodologia com base nas informações disponíveis para sua localização.
Calcule o consumo anual de energia da família no local de entrada:
- Faça uma estimativa ou solicite a fatura mensal da família.
- Calcule o monthlyKWhEnergyConsumption da fatura mensal. Se você saber o monthlyKWhEnergyConsumption, pule esta etapa. Por exemplo:
monthlyKWhEnergyConsumption = kWhConsumptionModel(monthlyBill)
- Calcule annualKWhEnergyConsumption multiplicando monthlyKWhEnergyConsumption por 12:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Receba a resposta da API para o domicílio de destino:
https://solar.googleapis.com/v1/buildingInsights:findClosest?location.latitude=lat-number&location.longitude=long-number&key=yourAPIKey
A resposta inclui a luz solar utilizável, o espaço útil do telhado e uma ou mais configurações possíveis de painéis solares.
Calcule a produção anual de CA de energia solar de cada
installationSizeproposta pela API multiplicando o valor deyearlyEnergyDcKwhfornecido pela API em cada instância deSolarPanelConfigpelo seu dcToAcDerate local:initialAcKwhPerYear =
yearlyEnergyDcKwhx dcToAcDerateOpcionalmente, remova da consideração qualquer instância de
SolarPanelConfigque produza mais eletricidade do que a casa consome anualmente (initialAcKwhPerYear > annualKWhEnergyConsumption).Calcule a produção de energia solar durante a vida útil (LifetimeProductionAcKwh) de cada installationSize retornado:
- Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule a quantidade de eletricidade que a instalação vai produzir anualmente, aplicando o efficiencyDepreciationFactor exponencialmente a cada ano após o primeiro.
- Adicione os totais de todos os anos.
A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular a produção de energia ao longo da vida útil assumindo um installationLifeSpan de 20 anos. Cada linha representa um ano de produção. Após o primeiro ano, a redução de eficiência é aplicada de forma exponencial. Por fim, a soma de todas as linhas é a produção de energia vitalícia da instalação solar.
Ano Produção anual de energia solar (kWh) 1 initialAcKwhPerYear 2 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor : : 20 + initialAcKwhPerYear x efficiencyDepreciationFactor19 Total LifetimeProductionAcKwh
Como a eficiência do painel solar diminui a uma taxa constante, ela é essencialmente
uma série geométrica em que a = initialAcKwhPerYear e r =
efficiencyDepreciationFactor. Podemos usar uma soma geométrica para calcular o
LifetimeProductionAcKwh:
LifetimeProductionAcKwh = (dcToAcDerate * initialAcKwhPerYear * (1 - pow(efficiencyDepreciationFactor, installationLifeSpan)) / (1 - efficiencyDepreciationFactor))
O código Python a seguir calcula a soma geométrica acima:
def LifetimeProductionAcKwh(
dcToAcDerate,
yearlyEnergyDcKwh,
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan):
return (
dcToAcDerate *
yearlyEnergyDcKwh *
(1 - pow(
efficiencyDepreciationFactor,
installationLifeSpan)) /
(1 - efficiencyDepreciationFactor))
Para cada
installationSizeretornado, calcule o custo vitalício do consumo de energia se oinstallationSizeestiver instalado:- Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule o custo da eletricidade que a família vai precisar comprar anualmente para cobrir o consumo de energia não atendido pela energia solar. Use os valores de annualKWhEnergyConsumption e initialAcKwhPerYear que você calculou anteriormente. Para cada ano após o primeiro, aplique o efficiencyDepreciationFactor, o costIncreaseFactor e o discountRate aos valores.
- Adicione os totais de todos os anos.
A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular o custo vitalício da eletricidade. Cada linha representa o custo de eletricidade por um ano na vida útil da instalação solar. Após o primeiro ano, o aumento do custo de eletricidade e a taxa de desconto são aplicados de forma exponencial. Por fim, a soma de todas as linhas é o custo vitalício da eletricidade com a instalação solar.
Ano Conta de serviços públicos anual no valor atual da moeda 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
O código Python a seguir retorna uma matriz de annualUtilityBillEstimate para
cada ano do 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
Calcule o custo da eletricidade ao longo da vida útil se uma instalação solar não for instalada:
- Para cada ano da vida útil da instalação solar, calcule o custo da eletricidade que a família vai precisar comprar anualmente se a energia solar não for instalada. Use o valor de monthlyBill. Para cada ano após o primeiro, aplique os valores de costIncreaseFactor e discountRate a monthlyBill.
- Adicione os totais de todos os anos.
A tabela a seguir mostra um exemplo de como calcular o custo vitalício da eletricidade sem energia solar. Cada linha representa o custo de energia elétrica por um ano no mesmo número de anos da vida útil de uma instalação solar. Após o primeiro ano, o aumento do custo da eletricidade e a taxa de desconto são aplicados de forma exponencial. Por fim, o total de todas as linhas é o custo vitalício da eletricidade sem a instalação solar.
Ano Fatura anual de serviços públicos no valor atual da moeda local 1 fatura anual = fatura mensal x 12 2 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor / discountRate : : 20 annualBill = monthlyBill x 12 x costIncreaseFactor19 / discountRate19 Total costOfElectricityWithoutSolar
O código abaixo executa o cálculo acima:
lifetimeBill = (
monthlyBill * 12 *
(1 - pow(costIncreaseFactor / discountRate, installationLifeSpan)) /
(1 - costIncreaseFactor / discountRate))
Para cada tamanho de instalação, calcule o custo:
installationCost = localInstallationCostModel(
installationSize)Adicione todos os incentivos financeiros disponíveis ao local da família.
Para cada tamanho de instalação, calcule os custos totais associados à instalação solar:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
Para cada tamanho de instalação, calcule a economia total associada à instalação solar:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
Selecione o tamanho de instalação que oferece mais economia.
Quando os cálculos forem concluídos
Usando as informações que você fornece, as informações retornadas pela API Solar e os cálculos acima, é possível recomendar tamanhos de instalação solar que oferecem economia máxima de custos para famílias na sua região.
Nas recomendações que você fornece ao usuário final, também é possível incluir
as seguintes informações retornadas pela API no objeto SolarPotential
do campo solarPotential:
- Quanta luz solar utilizável uma casa recebe anualmente, que é retornada no campo
maxSunshineHoursPerYeardo objetoSolarPotential. - Quantos metros quadrados de um telhado podem ser usados para uma instalação solar, que
é retornado no campo
wholeRoofStatsdo objetoSolarPotential. - A conta de luz mensal média da família.