Calcular custos e economias de energia solar (apenas nos EUA)

Desenvolvedores do Espaço Econômico Europeu (EEE)

Se o endereço de faturamento estiver no Espaço Econômico Europeu, a partir de 8 de julho de 2025, os Termos de Serviço da Plataforma Google Maps para o EEE vão se aplicar ao uso dos Serviços. Saiba mais. Além disso, alguns conteúdos da API Solar não serão mais retornados. Saiba mais.

Este documento explica como a API Solar calcula os vários valores que ela usa para recomendar instalações de painéis solares e estimar os custos e a economia de custos para endereços nos EUA.

Se você inserir o endereço de uma residência em uma região coberta dos EUA, a API Solar vai mostrar as seguintes estimativas:

• A quantidade de luz solar que a casa recebe anualmente
• Quanto espaço o telhado tem para uma instalação solar
• A economia esperada em dólares americanos ao longo da vida útil de 20 anos de um sistema solar
• A conta de energia média mensal das casas na sua região, que você pode ajustar para sua casa
• Um tamanho recomendado, medido em quilowatts (kW), para um sistema solar na casa

Embora a API Solar forneça estimativas para qualquer estrutura com dados, elas são mais adequadas para residências ou pequenas estruturas comerciais. A API Solar recomenda tamanhos de instalação solar que maximizam a economia sem produzir mais energia em um ano do que uma casa pode consumir. A API Solar não calcula valores relacionados à produção de energia excedente.

Os tamanhos de instalação recomendados são limitados ao consumo anual de energia por vários motivos, mas principalmente porque as famílias dos EUA atualmente têm pouco ou nenhum benefício financeiro com a produção de energia excedente. Nos locais dos EUA que têm medição líquida, os créditos ganhos com a produção de energia excedente geralmente expiram com o tempo.

Valores obrigatórios para análise financeira de locais nos EUA

De 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 do installationSize.
• yearlyEnergyDcKwh:quanta energia solar um layout captura ao longo de um ano, em kWh CC, considerando um panelsCount específico. Você usa esse valor no cálculo da produção anual de energia solar em corrente alternada (initialAcKwhPerYear) de cada installationSize.

Além disso, é necessário 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 pelo uso de um determinado número de kWh. O valor cobrado por uma concessionária de energia elétrica pode variar de dia para dia ou de hora em hora, dependendo de fatores como demanda, horário do dia e consumo de eletricidade da residência. Talvez seja necessário estimar um custo médio.
• costIncreaseFactor:a API Solar usa 1,022 (aumento anual de 2,2%) para locais nos EUA.
• dcToAcDerate:a eficiência com que um inversor converte a energia CC produzida pelos painéis solares em energia CA, que é usada em uma casa. A API Solar usa 85% para locais nos EUA.
• discountRate:a API Solar usa 1,04 (aumento anual de 4%) para locais nos EUA.
• efficiencyDepreciationFactor:quanto a eficiência dos painéis solares diminui a cada ano. A API Solar usa 0,995 (0,5% de diminuição anual) para locais nos EUA.
• Incentivos:inclua incentivos financeiros para instalar painéis solares fornecidos por entidades governamentais na sua região.
• installationCostModel():seu método para estimar o custo da instalação de energia solar na moeda local para um determinado installationSize. Normalmente, o modelo de custo considera os custos locais de mão de obra e materiais para um determinado installationSize.
• installationLifeSpan:a vida útil esperada da instalação de energia solar. A API Solar usa 20 anos. Ajuste esse valor conforme necessário para sua área.
• kWhConsumptionModel():seu modelo para determinar quanta energia uma casa consome com base em uma fatura mensal. Na forma mais simples, você dividiria a conta pelo custo médio de um kWh no local da casa.
• monthlyBill:a conta de luz mensal média de uma casa de um assunto.
• monthlyKWhEnergyConsumption:uma estimativa da quantidade média de eletricidade que a casa em um determinado local consome em um mês, medida em kWh.

Com esses valores e as informações fornecidas pela resposta da API, é possível fazer os cálculos necessários para recomendar o melhor installationSize para locais não cobertos pela API Solar.

Como funciona

A conta de energia média mensal é a chave para o restante dos cálculos.

Inicialmente, a API Solar baseia os cálculos em um valor de fatura mensal pré-selecionado. Se necessário, selecione um valor diferente que reflita melhor sua fatura mensal média.

Sabendo o valor de uma conta mensal e o custo atual da eletricidade em um determinado local, a API Solar pode estimar o número de quilowatts-hora (kWh) de eletricidade que uma família consome por mês. Para saber o custo atual da eletricidade nos EUA e determinar os kWhs de uma conta mensal, a API Solar faz referência a bancos de dados mantidos pela Clean Power Research (em inglês).

Usando o número de kWh que uma casa consome, a área útil do telhado e o potencial solar do local, a API Solar avalia um ou mais tamanhos possíveis de instalação solar e recomenda o tamanho que oferece mais economia.

O tamanho de uma instalação de painéis solares é medido pela classificação em kW. A classificação em kW depende do número de painéis solares na configuração e da classificação de potência, medida em watts, de cada painel.

A classificação em kW de uma instalação não é a mesma que a produção de energia dela, que é medida em kWh e é variável. A saída de kWh de uma instalação depende de fatores como:

• A hora do dia
• A previsão do tempo
• A orientação do painel em relação ao sol
• Quaisquer sombras projetadas nos painéis por objetos próximos
• O potencial solar regional
• A idade da instalação

A API Solar inclui fatores como o potencial solar regional e a idade da instalação na estimativa da produção anual de energia de uma instalação solar.

Para determinar a área útil de um telhado e estimar o tamanho da instalação solar que ele pode suportar, a API Solar usa imagens aéreas e modelagem 3D avançada.

Explicação detalhada dos valores e cálculos

As seções a seguir explicam como a API Solar calcula os custos, as economias e os tamanhos das instalações solares para uma determinada estrutura nos EUA.

As explicações dos cálculos usam termos para representar valores. Para uma explicação dos termos, consulte Definição dos termos usados em nossos cálculos.

Consumo anual de energia por domicílio

Como mencionado anteriormente, a API Solar determina o consumo mensal de eletricidade com base no valor da conta mensal e no custo da eletricidade onde uma casa está localizada. Depois de determinar o consumo mensal de eletricidade de uma casa, calculamos o consumo anual de energia em kWh usando a seguinte fórmula:

annualKWhEnergyConsumption = monthlyKWhEnergyConsumption x 12

O consumo de energia de uma casa é considerado o mesmo ano após ano durante a vida útil de uma instalação solar. A API Solar considera que a vida útil de uma instalação de energia solar é de 20 anos.

Produção anual de energia solar

A API Solar estima a produção anual de energia de uma instalação solar considerando fatores como a intensidade da luz solar, o ângulo da luz solar e o número de horas de luz solar utilizável que uma região recebe anualmente.

As instalações solares produzem eletricidade de corrente contínua (CC), que precisa ser convertida em eletricidade de corrente alternada (CA) por um inversor antes de ser usada em casa. Parte da eletricidade é perdida durante o processo de conversão, e a eficiência do inversor determina a quantidade perdida.

A eficiência do processo de conversão é chamada de redução de potência de CC para CA. Para compensar a perda, a API Solar multiplica a saída anual da instalação solar por uma redução de potência CC para CA de 0,85. O resultado é a produção anual de eletricidade CA, conforme mostrado na fórmula a seguir:

initialAcKwhPerYear = yearlyEnergyDcKwh x 0.85

A quantidade de energia que uma instalação produz diminui cerca de 0,5% a cada ano durante a vida útil dela. Para isso, após o primeiro ano, a API Solar multiplica a saída CA anual de uma instalação por 99,5%, ou 0,995, a cada ano durante o ciclo de vida estimado de 20 anos da instalação. Isso é ilustrado na tabela a seguir.

Ano	Produção anual de energia solar (kWh)
1	initialAcKwhPerYear
2	initialAcKwhPerYear x 0,995
:	:
20	initialAcKwhPerYear x 0,995^19

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 custo da eletricidade com energia solar

Se o tamanho de uma instalação for limitado pelo tamanho do telhado ou por outros fatores, a instalação solar poderá produzir menos eletricidade do que uma casa consome. Nesses casos, a família provavelmente terá que pagar uma utilidade por alguma quantidade de eletricidade a cada ano, conforme mostrado na fórmula a seguir:

annualKWhEnergyConsumption - initialAcKwhPerYear = annualUtilityEnergyRequired

Para considerar esse custo, a API Solar aplica um modelo de custo de fatura à quantidade estimada de eletricidade, em kWh, que a casa vai precisar de uma concessionária durante a vida útil da instalação solar. A fórmula a seguir ilustra esse cálculo:

annualUtilityBillEstimate = billCostModel(utilityEnergyRequired)

Para considerar o aumento anual no custo da eletricidade, aplicamos um costIncreaseFactor de 2,2%, ou 0,22, por ano para locais nos EUA:

costIncreaseFactor = 1 + 2.2% = 1.022

Devido à inflação, precisamos descontar o valor da moeda nas nossas estimativas de custos futuros. Para considerar isso, aplicamos uma taxa de desconto de 4% ao nosso modelo para locais nos EUA:

discountRate = 1 + 4% = 1.04

A tabela a seguir mostra como a conta de luz de cada ano é calculada durante a vida útil de uma instalação solar. O remainingLifetimeUtilityBill é a soma total das contas de serviços públicos de cada um dos 20 anos de vida útil da instalação solar.

Ano	Conta anual de serviços públicos no valor atual da moeda local (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 0.995^19) x 1.022^19 / 1.04^19 = annualUtilityBillEstimateYear2
Total	remainingLifetimeUtilityBill = annualUtilityBillEstimateYear1 + annualUtilityBillEstimateYear2 + …. + annualUtilityBillEstimateYear20

O custo da eletricidade sem energia solar

Para calcular quanto uma família pode economizar com a instalação de energia solar, também precisamos calcular quanto ela pagaria se não fizesse isso.

Precisamos considerar novamente o aumento do custo da eletricidade e a inflação aplicando o costIncreaseFactor de 1,022 e a discountRate de 1,04 ao cálculo, assim como fizemos ao calcular o custo da eletricidade com energia solar.

A tabela a seguir mostra como a conta de luz de cada ano sem energia solar é calculada durante a vida útil de uma instalação solar. O costOfElectricityWithoutSolar é o total das contas de serviços públicos no mesmo período de 20 anos usado para o custo da eletricidade com energia solar.

Ano	Conta de consumo anual (USD)
1	monthlyBill x 12
2	monthlyBill x 12 x 1,022 / 1,04
:	:
20	monthlyBill x 12 x 1.022^19 / 1.04^19
Total	Soma de todas as contas anuais, que também pode ser expressa como costOfElectricityWithoutSolar = 204,35 x monthlyBill

O custo da instalação de energia solar

A API Solar inclui o custo de instalação da configuração solar recomendada nas estimativas fornecidas. Para estimar o custo de uma instalação, a API Solar usa um modelo de custo de instalação localizado e o tamanho da instalação.

installationCost = InstallationCostModel (installationSize)

Incentivos

Entidades governamentais podem oferecer incentivos para a instalação de energia solar. Os incentivos geralmente são na forma de créditos fiscais. Com base na localização de uma casa, a API Solar subtrai da estimativa dos custos totais os incentivos disponíveis para a família.

O custo total com a instalação de energia solar

A API Solar calcula o custo total de 20 anos de uma configuração solar usando a seguinte fórmula:

totalCostWithSolar = installationCost + remainingLifetimeUtilityBill - incentives

A economia total

A API Solar calcula a economia da casa usando a seguinte fórmula:

savings = costOfElectricityWithoutSolar - totalCostWithSolar

A API Solar realiza os cálculos acima para cada tamanho de instalação possível e recomenda o tamanho que oferece a maior economia para a casa. O valor da economia estimada é retornado com a recomendação.