En este documento, se explica cómo la API de Solar calcula los distintos valores que usa para recomendar instalaciones de paneles solares y estimar los costos y los ahorros de costos para las direcciones de EE.UU.
Si ingresas la dirección de una residencia en una región cubierta de EE.UU., la API de Solar te mostrará las siguientes estimaciones:
- La cantidad de luz solar que recibe la casa anualmente
- Cuánto espacio tiene el techo para una instalación solar
- Cuánto ahorro, en dólares estadounidenses, puede esperar la casa durante la vida útil de 20 años de un sistema solar
- La factura mensual promedio de electricidad de las casas de tu zona, que puedes ajustar para tu casa
- Tamaño recomendado, medido en kilovatios (kW), para un sistema solar en la casa
Si bien la API de Solar proporciona estimaciones para cualquier estructura de la que tenga datos, las estimaciones que proporciona son más adecuadas para residencias o estructuras comerciales pequeñas. La API de Solar recomienda tamaños de instalación solar que maximizan los ahorros sin producir más energía en un año de la que puede consumir una familia. La API de Solar no calcula valores relacionados con la producción de energía excedente.
Los tamaños de instalación recomendados se limitan al consumo energético anual por varios motivos, pero principalmente porque, en la actualidad, las familias de EE.UU. obtienen poco o ningún beneficio económico por la producción de energía excedente. En las ubicaciones de EE.UU. que tienen medición neta, los créditos obtenidos por la producción de energía excedente suelen vencer con el tiempo.
Valores obligatorios para el análisis financiero de ubicaciones en 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 delinstallationSize.yearlyEnergyDcKwh: Indica cuánta energía solar capta un diseño a lo largo de un año, en kWh de CC, dado unpanelsCountespecífico. Usarás este valor en el cálculo de la producción anual de energía solar de CA (initialAcKwhPerYear) de cadainstallationSize.
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: La API de Solar usa 1.022 (aumento anual del 2.2%) para las ubicaciones de EE.UU.
- 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.
- discountRate: La API de Solar usa 1.04 (aumento anual del 4%) para las ubicaciones de EE.UU.
- 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.
- 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
installationSizedeterminado. Por lo general, el modelo de costos tiene en cuenta los costos locales de mano de obra y materiales para uninstallationSizedeterminado. - 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.
Cómo funciona
El importe promedio de la factura mensual de electricidad es la clave para el resto de los cálculos.
Inicialmente, la API de Solar basa sus cálculos en un importe de factura mensual preseleccionado. Si es necesario, puedes seleccionar un importe diferente que refleje con mayor precisión tu propia factura mensual promedio.
Conocer el importe de una factura mensual y el costo actual de la electricidad en una ubicación determinada permite a la API de Solar estimar la cantidad de kilovatios-hora (kWh) de electricidad que consume una familia por mes. Para conocer el costo actual de la electricidad en EE.UU. y determinar los kWh a partir de una factura mensual, la API de Solar hace referencia a las bases de datos que mantiene Clean Power Research.
Con la cantidad de kWh que consume una familia, el área útil del techo de una casa y el potencial solar de la ubicación de la casa, la API de Solar evalúa uno o más tamaños posibles de instalación solar y recomienda el tamaño que proporciona la mayor cantidad de ahorros.
El tamaño de una instalación de paneles solares se mide según su clasificación en kW. La clasificación en kW depende de la cantidad de paneles solares en la configuración y la clasificación de potencia, medida en vatios, de cada panel.
La clasificación en kW de una instalación no es la misma que la producción de energía de una instalación, que se mide en kWh y es variable. La producción de kWh de una instalación depende de factores como los siguientes:
- La hora del día
- El clima
- La orientación del panel hacia el sol
- Las sombras que proyectan los objetos cercanos sobre los paneles
- El potencial solar regional
- La antigüedad de la instalación
La API de Solar incluye factores como el potencial solar regional y la antigüedad de la instalación en su estimación de la producción anual de energía de una instalación solar.
Para determinar el área útil de un techo y estimar el tamaño de la instalación solar que puede admitir, la API de Solar usa imágenes aéreas y modelado 3D avanzado.
Explicación detallada de los valores y los cálculos
En las siguientes secciones, se explica cómo la API de Solar calcula los costos, los ahorros y los tamaños de las instalaciones solares para una estructura determinada en EE.UU.
Las explicaciones de los cálculos usan términos para representar valores en los cálculos. Para obtener una explicación de los términos, consulta Definición de los términos utilizados en nuestros cálculos.
Consumo anual de energía doméstica
Como se mencionó anteriormente, la API de Solar determina el consumo mensual de electricidad en función del importe de la factura mensual y el costo de la electricidad en la ubicación de una casa. Después de determinar el consumo mensual de electricidad de una casa, calculamos el consumo anual de energía en kWh con la siguiente fórmula:
annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12
Se supone que el consumo de energía de una familia permanece igual año tras año durante la vida útil de una instalación solar. La API de Solar supone que la vida útil de una instalación solar es de 20 años.
Producción anual de energía solar
La API de Solar estima la producción anual de energía de una instalación solar teniendo en cuenta factores como la intensidad de la luz solar, el ángulo de la luz solar y la cantidad de horas de luz solar aprovechable que recibe una región anualmente.
Las instalaciones solares producen electricidad de corriente continua (CC), que debe convertirse en electricidad de corriente alterna (CA) con un inversor antes de que puedas usarla en tu casa. Durante el proceso de conversión, se pierde parte de la electricidad, y la eficiencia del inversor determina cuánta se pierde.
La eficiencia del proceso de conversión se conoce como reducción de potencia de CC a CA. Para tener en cuenta la pérdida, la API de Solar multiplica la producción anual de la instalación solar por un factor de reducción de CC a CA de 0.85. El resultado es la producción anual de electricidad de CA, como se muestra en la siguiente fórmula:
initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85
La cantidad de energía que produce una instalación disminuye en aproximadamente un 0.5% cada año durante su vida útil. Para tener en cuenta esto, después del primer año, la API de Solar multiplica la producción anual de CA de una instalación por 99.5% o 0.995 cada año durante la vida útil estimada de 20 años de la instalación. Esto se ilustra en la siguiente tabla.
| Año | Producción anual de energía solar (kWh) |
|---|---|
| 1 | initialAcKwhPerYear |
| 2 | initialAcKwhPerYear x 0.995 |
| : | : |
| 20 | initialAcKwhPerYear x 0.99519 |
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 costo de la electricidad con energía solar
Si el tamaño de una instalación está limitado por el tamaño del techo o por otros factores, es posible que la instalación solar produzca menos electricidad de la que consume una familia. En estos casos, es probable que la familia deba pagarle a una empresa de servicios públicos una cierta cantidad de electricidad cada año, como se muestra en la siguiente fórmula:
annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired
Para tener en cuenta este costo, la API de Solar aplica un modelo de costos de facturación a la cantidad estimada de electricidad, en kWh, que la familia necesitará de una empresa de servicios públicos durante la vida útil de la instalación solar. La siguiente fórmula ilustra este cálculo:
annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)
Para tener en cuenta el aumento anual en el costo de la electricidad, aplicamos un costIncreaseFactor del 2.2% o 0.22 por año para las ubicaciones de EE.UU.:
costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022
Debido a la inflación, debemos descontar el valor de la moneda en nuestras estimaciones de costos futuros. Para tener en cuenta esto, aplicamos una tasa de descuento del 4% a nuestro modelo para las ubicaciones de EE.UU.:
discountRate = 1 + 4% = 1.04
En la siguiente tabla, se muestra cómo se calcula la factura de servicios públicos de cada año durante la vida útil de una instalación solar. El remainingLifetimeUtilityBill es la suma total de las facturas de servicios públicos de cada uno de los 20 años de vida útil de la instalación solar.
| Año | Factura de servicios anual en el valor de la moneda local actual (USD) (annualUtilityBillEstimate) |
|---|---|
| 1 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear) = annualUtilityBillEstimateYear1 |
| 2 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.995) x 1.022 / 1.04 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| : | : |
| 20 | billCostModel (yearlyKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear x 0.99519) x 1.02219 / 1.0419 = annualUtilityBillEstimateYear2 |
| Total | remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + … + annualUtilityBillEstimateYear20 |
El costo de la electricidad sin energía solar
Para calcular cuánto podría ahorrar una familia si instala paneles solares, también debemos calcular cuánto podría pagar si no lo hace.
Nuevamente, debemos tener en cuenta el aumento del costo de la electricidad y la inflación aplicando el costIncreaseFactor de 1.022 y el discountRate de 1.04 al cálculo, como lo hicimos cuando calculamos el costo de la electricidad con energía solar.
En la siguiente tabla, se muestra cómo se calcula la factura de servicios públicos de cada año sin energía solar durante la vida útil de una instalación solar. El costOfElectricityWithoutSolar es la suma total de las facturas de servicios públicos durante el mismo período de 20 años que usamos para el costo de la electricidad con energía solar.
| Año | Factura de servicios públicos anual (USD) |
|---|---|
| 1 | monthlyBill x 12 |
| 2 | monthlyBill x 12 x 1.022 / 1.04 |
| : | : |
| 20 | monthlyBill x 12 x 1.02219 / 1.0419 |
| Total | Suma de todas las facturas anuales, que también se puede expresar como costOfElectricityWithoutSolar = 204.35 x monthlyBill |
El costo de la instalación solar
La API de Solar incluye el costo de instalación de la configuración solar recomendada en las estimaciones que proporciona. Para estimar el costo de una instalación, la API de Solar usa un modelo de costos de instalación localizado y el tamaño de la instalación.
installationCost = InstallationCostModel (installationSize)
Incentivos
Es posible que las entidades gubernamentales proporcionen incentivos para la instalación de paneles solares. Los incentivos suelen ser créditos fiscales. Según la ubicación de la familia, la API de Solar resta los incentivos que están disponibles actualmente para la familia de la estimación de los costos totales.
El costo total con la instalación solar
La API de Solar calcula el costo total de 20 años de una configuración solar con la siguiente fórmula:
totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives
El ahorro total
La API de Solar calcula los ahorros de la casa con la siguiente fórmula:
savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar
La API de Solar realiza los cálculos anteriores para cada tamaño de instalación posible y, luego, recomienda el tamaño de instalación que proporciona el máximo ahorro para la familia. El importe del ahorro estimado se devuelve con la recomendación.