SolarCity Simulator
Overview
SolarCity es una aplicación web de simulación creada para ayudar a hogares, empresas y autoridades municipales a evaluar sus perspectivas de generación de electricidad mediante sistemas solares fotovoltaicos (FV) instalados en tejados.
Para los hogares y las empresas, el simulador proporciona los medios para calcular el ahorro probable de la energía solar FV sobre tejado en comparación con otras fuentes de energía y basándose en un modelo de financiamiento de flujo de caja.
En el caso de las autoridades municipales, el simulador permite evaluar los distintos incentivos políticos, como las subvenciones a la generación o al capital, en el mercado de la energía solar FV sobre tejado de cada ciudad.
El simulador SolarCity combina huellas de edificios tridimensionales de altísima resolución con datos de irradiación solar, calculados en celdas de cuadrícula de un metro (m). Forma parte de una serie de aplicaciones web desarrolladas por la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) como parte del Atlas Global para Energías Renovables.
Póngase en contacto con IRENA para desarrollar y promocionar su propio simulador SolarCity.
Preguntas frecuentes
SolarCity es una aplicación web proporcionada por IRENA para que los hogares, las empresas y las autoridades municipales puedan evaluar las perspectivas de generación de electricidad mediante instalaciones solares FV en tejados.
La metodología del simulador de SolarCity puede implantarse en todo el mundo, incluso en lugares donde el potencial solar es elevado, pero aún no se ha evaluado plenamente. Las primeras aplicaciones del simulador se realizaron en los distritos de Kasese en Uganda y Chongli en Zhangjiakou, China. SolarCity forma parte de una serie de aplicaciones web desarrolladas por IRENA como parte del Atlas Global para Energías Renovables.
La simulación de irradiación solar de SolarCity es muy precisa. Para estimar correctamente los efectos de la sombra, los tejados se capturan en tres dimensiones y se determina la inclinación y los azimuts respectivos de cada sección del tejado antes de aplicar las simulaciones de sombra (véase la metodología).
Los cálculos se realizaron con una resolución de base de un metro, la misma que la de las imágenes de origen.
Calculamos la cantidad de energía (en kWh) que se puede producir a partir de la luz solar en función del tamaño del sistema (en kW) al año. En este caso, el usuario puede utilizar cualquier eficiencia de conversión que corresponda a la tecnología de interés para calcular el rendimiento.
Se estima que la incertidumbre combinada de los modelos utilizados para realizar estos cálculos (irradiación y rendimiento) suele rondar el 5 % cuando se alimentan con datos de entrada precisos. No obstante, dado que se trata de la primera aplicación con atributos de tejado calculados a partir de imágenes obtenidas por satélite con una resolución de 1 m, la estimación precisa de la incertidumbre se actualizará tras el lanzamiento de la plataforma.
No. El rendimiento FV modelizado en el simulador de SolarCity, aunque se ha calculado sobre una base horaria a lo largo de un año meteorológico típico, se ha agregado para proporcionar resultados promedio anuales con el fin de simplificar los cálculos y las visualizaciones.
Sí. La opción de configurar el almacenamiento se ha incluido en el simulador para que los usuarios puedan evaluar cómo vivir sin conexión a la red y ser autosuficientes energéticamente cuando el exceso de energía solar no pueda verterse a la red eléctrica.
La arquitectura general del simulador de SolarCity contiene un módulo para la evaluación empírica y comercial de la medición neta de electricidad, las tarifas de alimentación y las capacidades de almacenamiento.
Para los costos de inversión y explotación, los valores por defecto se obtienen de uno Base de datos de costos de IRENA de los puntos focales de IRENA en el país o de ambos; los usuarios pueden editar estos valores.
La versión actual del simulador SolarCity se ha construido para su demostración en Kasese (Uganda) y Zhangjiakou (China). Tras un cuidadoso estudio caso por caso, IRENA puede trabajar con sus miembros para desarrollar versiones del simulador para ciudades seleccionadas de sus países. Para obtener más información, póngase en contacto con la unidad de Evaluación de Recursos de IRENA en: GlobalAtlasServices@irena.org.
Caso por caso, IRENA puede decidir utilizar las capacidades de SolarCity para realizar estudios específicos solicitados por sus miembros. El resultado de dichos estudios podría adoptar la forma de un informe publicado y podría no incluir software interactivo en línea. Para obtener más información, póngase en contacto con IRENA en: GlobalAtlasServices@irena.org.
Puede descargar el informe metodológico de SolarCity aquí.
Guía del usuario
En la sección Setting (Ajuste) se presenta la capacidad de los paneles solares FV que pueden alojarse en uno o varios tejados, así como el autoconsumo de uno o varios edificios.
La sección está vinculada a un conjunto de herramientas (controles deslizantes, herramientas de dibujo en el mapa y una pestaña “Set Input” [Establecer entrada]) que permite a los usuarios cambiar el tamaño del sistema, modificar el coeficiente de autoconsumo y ajustar los parámetros fiscales y financieros según las necesidades de cada caso.
La pestaña “Set Input” (Establecer entrada) permite a los usuarios ajustar algunos de los parámetros del análisis. Esta ventana consta de dos conjuntos de parámetros: no modificables y modificables.
Los parámetros no modificables, como la potencia FV, la superficie, el número de edificios y el consumo anual, los precalcula el simulador de SolarCity en función de la configuración y el área de interés elegidos por el usuario. La cifra de consumo anual responde a la interacción del usuario a través de la subsección de consumo del afinador.
Los parámetros modificables, como la capacidad de almacenamiento, la eficiencia FV, el costo del sistema, el tipo de interés, el préstamo, el período de préstamo, los factores de emisión, el consumo promedio, las tarifas, los créditos fiscales y las subvenciones pueden ajustarse según sea necesario. El simulador SolarCity recalcula los resultados de las secciones “Financing” (Financiamiento) y “Environmental (and Social) Benefits” (Beneficios medioambientales [y sociales]) del panel “Output” (Resultados).
Por ejemplo, al introducir valores para subvenciones o créditos fiscales, el simulador de SolarCity puede evaluar la viabilidad económica de los sistemas solares FV sobre tejado. Esta evaluación se basa en un modelo simplificado que supone un programa solar destinado a la plena utilización de todos los espacios adecuados en los tejados.
Obsérvese que las métricas de resultados comprenden el costo contable directo de la subvención o los créditos del impuesto sobre la renta para las autoridades municipales o centrales y el valor prospectivo creado por estas intervenciones. En esta primera aproximación no estiman los costos indirectos de la aplicación de los esquemas ni se miden las externalidades positivas y negativas que pueden derivarse de su aplicación.
Todos los resultados del modelo SolarCity pueden descargarse haciendo clic en el icono Get report (Obtener informe) de la sección “Output” (Resultados).
Glossary
La cantidad de electricidad consumida por los hogares seleccionados al año.
Cantidad de electricidad consumida en promedio por hogar al año.
Precio que se paga a un consumidor por kWh de electricidad alimentada a la red (en red) o almacenada en el sistema de almacenamiento (fuera de la red) si hay un excedente de energía generada por el sistema solar FV sobre tejado. Los valores por defecto se obtienen de las autoridades locales de la ciudad, pero los usuarios pueden editarlos.
Una estimación de las emisiones equivalentes de dióxido de carbono en otras formas (gases de efecto invernadero) por kWh de electricidad generada a partir de sistemas de combustión, teniendo en cuenta la huella de carbono de los paneles solares fotovoltaicos.
Parámetro utilizado para estimar el ahorro de carbono equivalente logrado gracias a la instalación FV en términos de vehículos de pasajeros retirados de la circulación. El valor por defecto para un vehículo de pasajeros es de 4600 kg, suponiendo que un vehículo de gasolina promedio consume 9,35 kilómetros por litro y recorre 18 500 km al año (EPA, 2019). En SolarCity solo se utiliza como indicador básico.
Parámetro utilizado para estimar el ahorro de carbono equivalente de una instalación en términos del número de árboles maduros plantados en un entorno tropical. El valor por defecto se fija en 22,68 kg, suponiendo un árbol tropical promedio (Egbuche Christian, 2018).
Porcentaje de la inversión inicial, capital inicial o anticipo sobre la inversión total antes de otros pagos, deducciones o devoluciones.
Precio que debe pagar un consumidor por kWh de electricidad consumida de la compañía eléctrica. Los valores por defecto se obtienen de las autoridades locales de la ciudad, pero los usuarios pueden editarlos.
Direct accounting costs from central government or from provincial or municipal authorities of implementing an incentive such as a generation subsidy. The default values are obtained from the local authorities in the city, but can be edited by users.
Tax payable by cooperatives, limited liability companies and trusts in the city. The default values are obtained from the local authorities in the city.
The percentage of the tax payable that can be waived from the liability. This can be edited by users.
The subsidy that is given to building owners to reduce the initial investment required to install the rooftop solar PV system. The default value is zero but can be edited by users.
The sum of money that is borrowed and is expected to be paid back with interest over a specific period.
The period over which the loan is to be repaid.
An estimation of the nitrogen oxides emissions per kWh of electricity generated from combustion systems.
The number of buildings being actively assessed; a promoter can assess multiple buildings simultaneously.
All costs that are related to daily operation, including the replacement of minor components.
Most solar panels come with a warranty of 20–25 years (covering their ‘useful’ lifetime). Over the expected lifetime, most panels continue to operate at low efficiency. In most cases, solar panels lose about 1% of their efficiency over each year of operation.
An estimation of the particulate matter emissions with a diameter of less than 2.5 micrometres per kWh of electricity generated from combustion systems.
Total peak electrical capacity of solar PV panels installed.
Cost of the solar PV system, including shipment, taxes and installation. This is obtained from local authorities in the city.
The ratio of useful electrical energy produced to the amount of solar energy incident on the cell under standardised testing conditions.
Under the lease model, a private or public investor will pay an annual rent to the building owner(s) and benefit from the returns derived from the solar PV system.
Salvage cost is the estimated residual value of a rooftop solar PV system at the end of its useful lifetime.
Self-consumption is defined as the ratio of the energy use from on-site generation to the total energy generated.
The total amount of energy that a solar battery can store. This can be edited by users.
Cost of the storage system, including shipment, taxes and installation. This is obtained from local authorities in the city.
Area of the rooftop surface covered with solar PV panels.
Results
This section presents results from metrics that are considered a priority when assessing the potential for rooftop spaces. It contains three sections: Installation, Financing and Environmental (and Social) Benefits.
The Installation section presents the selected area of the rooftop for installing solar PV panels, with annual production and annual consumption in kWh per single or multiple buildings per year.
The Financing section presents the following relevant output metrics and considered models:
- Total investment required with total annual revenue for building owners or promoters;
- Policy costs (generation and installation subsidies, and tax credits), total value created, and the resulting coverage of electricity for end-use and reduction of alternative sources;
- Financial indicators to guide private and public investments, such as equity internal rate of return (EIRR), payback to equity; Understanding of the broad economic, social and environmental benefits of interventions introduced to the market, for municipal authorities;
- Financial payment options to help indigent people address concerns regarding significant upfront investments and illustrate revenue through dynamic graphs.
- Relevant output metrics are calculated based on two optional financing models:
- A ‘buy financing model’, wherein the building or estate owner intends to buy the solar PV system for personal or localised consumption without the intention of selling electricity;
- A ‘lease financing model’, wherein a private or public investor intends to buy the solar PV system for a community by leasing a rooftop from a building owner. The investor will pay the annual rent to the building owners and in return gain a profit from: selling part of the electricity to the consumers for their consumption; subsidies or tax credits; selling the remaining electricity to the grid at a benchmark tariff (on-grid); or storing electricity for other forms of consumption at a benchmark tariff (off-grid).
The Environmental (and social) benefits section presents fundamental indicators of the prospective positive impact that rooftop system installations may have on the environment (and society). Outputs in this section include: the estimated CO2, CO2e, PM and NOx emissions avoided; their equivalent carbon emissions that may be offset in terms of tropical trees planted and passenger cars taken off the streets; and jobs created resulting from PV installations.
Glossary
Categories that define the electricity services available to household consumers in a location. The term was established by the World Bank’s Energy Sector Management Assistance Programme (ESMAP) and later adopted as a metric by the Sustainable Energy for All initiative (SEforAll). For more information see the Multi-Tier Access Framework.
Estimates of air pollutants (NOx [nitrogen oxides]; PM2.5 [particulate matter with a diameter of less than 2.5 micrometres]), and emissions avoided per year when sourcing electricity from rooftop solar PV rather than from alternatives (combustion processes), all of which are of great concern to human health.
Amount of electricity used by selected household(s) per year.
Estimated electricity generated by the rooftop solar PV installation in one calendar year.
Financing model where the building owners or estate promoter intends to buy the system. Another model is the ‘lease model’, where the private or public investor intends to buy the system with a view to selling the electricity to neighbouring consumers, to the grid or (on off-grid sites) for storage.
Equivalent number of passenger cars taken off the streets for one year when electricity is generated by a rooftop solar PV installation. A typical passenger vehicle emits about 4.6 metric tonnes (4,600 kg) of carbon dioxide per year (EPA, 2019). It has been used in SolarCity as an indicator only.
Measures the efficiency, quality or yield of the equity investment.
Precio que debe pagar un consumidor por kWh de electricidad consumida de la compañía eléctrica. Los valores por defecto se obtienen de las autoridades locales de la ciudad, pero los usuarios pueden editarlos.
Cost of the solar PV system with or without a solar storage system. Estimates include shipment, taxes and installation.
Financing model where the private or public investor buys the solar PV system for a community and homeowners do not bear the cost of investing in the system. The investor will pay the annual rent to the homeowners and profit from: (i) selling part of the electricity to the consumers for their self-consumption; (ii) selling the excess electricity to the grid or storing it at a benchmark tariff; and/or (iii) claiming subsidies.
Length of time required to recoup the equity investment used to set up the rooftop solar PV system with or without storage.
Total peak electrical capacity of the solar PV panels installed.
Area of the rooftop surface covered with solar PV panels.
Revenue from the electricity consumption savings provided by the rooftop solar PV system compared to equivalent consumption from the grid.
Revenue of the electricity saved in storage for other consumption under the off-grid scenario.
Revenue from selling the remaining electricity back to the grid under the on-grid scenario.
Revenue from a subsidy scheme offered for installing rooftop PV systems. This includes generation and installation subsidies.
Self-consumption is defined as the ratio of the energy use from on-site generation to the total energy generated.
Measures cumulative revenue without a bank loan. This definition does not consider the time value of money.
Equivalent number of trees planted in a tropical environment to electricity generated by a rooftop solar PV system.
The initial investment, starting capital or advance payment before other payments, deductions or returns.
Acknowledgements
This project is part of the International Climate Initiative (IKI). The Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU) supports this initiative on the basis of a decision adopted by the German Bundestag.
http://international-climate-initiative.com/en