Instalaciones fotovoltaicas, paneles solares, autoconsumo, energías renovables… El autoconsumo energético se entiende como el uso que hace cada consumidor de las energía renovable que ha generado, bien por tecnología fotovoltaica, solar-térmica o eólica. En Sol-uciones te ayudamos a reducir los costes energéticos de tu vivienda, comunidad, edificio, industria o explotación agraria mediante proyectos de autoconsumo energético.

 

Autoconsumo

Definimos autoconsumo como el consumo por parte de los productores de bienes o servicios de los productos que ellos mismos producen.

En el caso del autoconsumo energético estamos hablando de consumir energía, generada a partir de fuentes renovables, producida por nuestra empresa o vivienda. La generación de energía eléctrica o térmica a partir de la energía solar se realiza mediante una instalación fotovoltaica eléctrica o térmica.

Una instalación fotovoltaica, abreviada como FV, es una instalación que nos permite ahorrar entorno al 60% de nuestra factura eléctrica.

 

Elementos de una instalación

Los elementos que conforman una instalación fotovoltaica eléctrica son las placas solares, la estructura para la instalación fotovoltaica, los inversores y las baterías como elemento opcional dependiendo de los requerimientos de cada caso.

 

Paneles Solares

En las placas o paneles solares es la parte más visible de cualquier instalación. Es en ellos donde se lleva a cabo el proceso de transformar la energía proveniente del Sol en energía eléctrica.

Actualmente distinguimos principalmente tres tipos de paneles solares: monocristalinos, policristalinos y amorfos.

• Los paneles solares monocristalinos fueron los pioneros de la tecnología fotovoltaica. Su fabricación comenzó en la década de los años 50. Su fabricación se hace a partir de lingotes de silicio puro llamados Ingots, que después se cortan en láminas para crear células de pureza muy elevada. Es por este motivo que sus células tienen bordes redondeados y su rendimiento es mayor que los paneles de tecnología policristalina. Los paneles monocristalinos suelen tener un color negro o gris oscuro.
• Los paneles solares policristalinos, aunque por el principio de fabricación tienen un rendimiento ligeramente menor que los monocristalinos por hacerse fundiendo en bruto el silicio, lo cual añade algunas impurezas, a día de hoy sus células se fabrican con un tamaño un poco mayor para igualar su rendimiento al de su homólogo monocristalino. Los paneles policristalinos se comportan mejor en condiciones donde están parcialmente cubiertos por sombras o nieve. Su fabricación se realiza utilizando múltiples cristales de silicio derretidos en un molde cuadrado que luego se enfría y se corta en láminas de silicio perfectamente cuadradas. Las principales ventajas de los paneles policristalinos es su menor tolerancia al calor, por lo que su rendimiento no es tan dependiente de la temperatura, y su mejor comportamiento para captar la luz difusa que se produce en las primeras y últimas horas de sol. Los paneles policristalinos suelen presentar un color de tonos azulados.
• Los paneles solares amorfos se fabrican mediante un proceso que deposita en forma de vapor una película de silicio sobre una superficie de acero. Al tener menor densidad de potencia, es necesario duplicar el área del panel para igualar la potencia eléctrica producida por un panel mono o policristalino. Su fabricación es de menor coste, pero solo son útiles en aplicaciones donde el espacio no sea un factor limitante y su rendimiento decae más rápidamente con el paso de los años.

La conclusión que debemos sacar es que una u otra tecnología va a generar un ahorro económico en tu consumo eléctrico. La diferencia de generación de energía entre un panel monocristalino o policristalino al cabo de un año será mínima, ya que sus ventajas y desventajas se contrarrestan por los factores del mundo real: condiciones climáticas como la temperatura ambiente, la claridad del cielo de la zona donde se instalen o la intensidad de luz recibida. Si queremos buscar diferencias entre tipos de paneles, debemos mirar a las tecnologías de célula partida y PERC.

Si es interesante hablar de los paneles de célula partida (half-cell), que como su nombre indica están compuestos por cadenas de células que han sido partidas en dos mitades de igual tamaño antes de ser fijadas a la estructura del panel. A igual número de células aportan ventajas como son una menor corriente de funcionamiento, lo que conlleva menores pérdidas por resistencia térmica. Se comportan mejor ante sombras que cubran parcialmente el panel, ya que sus dos células operan de manera independiente y una sombra parcial no afecta al rendimiento del panel completo. Por su diseño reducen el efecto de punto caliente (hot-spot) que puede llegar a acortar la vida del panel.

Otra innovación para para optimizar el rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas son los paneles son los PERC (Passivated Emitter Rear Cell) que tienen una capa reflectante en su parte trasera la cual permite reflejar de nuevo hacia la célula los fotones que atraviesan a la misma, aumentando la eficiencia del panel.

 

Estructura

La estructura que fija una instalación fotovoltaica a la cubierta de una edificación es un elemento fundamental de la misma, que generalmente se olvida. La estructura permite fijar de forma segura los paneles para que éstos queden bien sujetos y no se vean afectados por las condiciones de viento. Toda instalación fotovoltaica debe ir acompañada de un estudio estructural de cubierta, firmado por un técnico competente que asegure que tanto la cubierta como la estructura cumplen con la normativa del Código Técnico de Edificación.

Las estructuras pueden ser coplanares, cuando fijan los paneles paralelos a la cubierta o con inclinación, generalmente utilizados en suelos y cubiertas planas. Las estructuras con inclinación también se utilizan para compensar el ángulo en cubiertas inclinadas cuando la caída de éstas no coincide con el ángulo óptimo de orientación de los paneles para maximizar su rendimiento.

 

Inversores

Antes de adentrarnos en los inversores, debemos volver a los paneles solares para explicar que la energía eléctrica que generan es en forma de corriente continua. Como la mayoría de aparatos eléctricos que nos rodean se alimentan con corriente alterna, y es la corriente alterna la utilizada también para el transporte de la energía por la red de distribución, necesitamos convertir la corriente continua en corriente alterna. Esta tarea es la que hace el inversor, que suele ser el elemento más costoso de la instalación. Hoy en día los inversores integran sistemas de monitoreo a través de servidores web o app para que veamos cuanta energía produce nuestra instalación en tiempo real, detectar fallos y determinar si es necesario limpiar los paneles porque el rendimiento total del sistema es menor del esperado.

 

Baterías

Hasta ahora hemos descrito los elementos mínimos necesarios para una instalación fotovoltaica de autoconsumo que nos permite generar energía eléctrica y puede reducir el coste eléctrico de industrias y viviendas. Hablando del caso de las viviendas, ¿qué ocurre si no estamos en casa durante las horas de luz solar? La mayor parte de la energía generada, una vez que alimente los sistemas permanentes de la vivienda (nevera principalmente), será inyectada a la red. Es cierto que las empresas distribuidoras de electricidad ofrecen ya contratos de suministro eléctrico en el que el usuario productor tiene un descuento por la energía que inyecta a la red. El descuento no se aplica de manera directa, sino por un método de compensación simplificada que compara la energía consumida de red con la energía vertida a la red. La unidad del Sistema Internacional de Medida para la energía es el julio (J), en nuestra factura eléctrica es más conveniente utilizar el kilowatio hora (kWh) que representa la cantidad de kilowatios que se consumen (o generan) en una hora. ¿Qué ocurre entonces con la compensación de energía tomada de red y vertida a red? Ocurre que, aunque el autoconsumo puede reducir notablemente el coste de nuestro suministro eléctrico, las empresas distribuidoras no lo van a poner todo lo fácil que los consumidores quisiéramos. Por ello si el precio medio del kWh tomado de la red se sitúa en 0.16€/kWh, mientras que el precio que la distribuidora aplicará al método de compensación para el kWh vertido a red será de unos 0.07kWh. La cuenta es sencilla, para hacer un balance total de nuestro término de energía en la factura, debemos inyectar a red más del doble de la energía que tomamos de red. Es aquí donde aparece el último elemento de una instalación fotovoltaica, la batería.

El coste de una batería de Litio (Li-ion) de última tecnología, con una vida de 6000 ciclos, puede ser algo superior al coste de un buen inversor. Para acumular la energía que consumimos durante las horas en las que no hay luz necesitaremos al menos dos baterías de este tipo, con lo cual el coste total de la instalación prácticamente se dobla. Bien es cierto que el retorno de la inversión se producirá en el mismo tiempo, ya que el ahorro generado mediante la acumulación de energía también es mayor. Además, las baterías de litio permiten escalar el dimensionamiento del sistema de acumulación, por lo que no es necesario instalar todas las baterías en un principio. También podemos encontrar baterías de otros tipos a menor coste, pero generalmente menor coste implica menor rendimiento, menor esperanza de vida útil, y un mantenimiento frecuente.

 

Actualmente hay varios de tipos de instalaciones fotovoltaicas de generación eléctrica, que se dividen en dos grandes grupos:

• Instalaciones fotovoltaicas conectadas a red (autoconsumo): conviven con un suministro eléctrico proporcionado por una compañía distribuidora de electricidad. Permiten suplir la demanda eléctrica de la vivienda o industria con la energía tomada de red. Además, desde la entrada en vigor de Real Decreto 244/2019 se regula la compensación de excedentes. Al tratarse de instalaciones conectadas a la red de distribución, sus componentes deben cumplir con la conformidad y marcado CE que aseguren el cumplimiento de la normativa correspondiente en cuanto a seguridad y generación de corrientes de armónicos. Esto significa que no cualquier inversor es apto para este tipo de instalaciones.
• Instalaciones fotovoltaicas aisladas: el suministro de la vivienda o de la industria depende exclusivamente de la energía generada por la instalación, ya que no tiene una conexión a la red de distribución. En las instalaciones aisladas, el uso de baterías es altamente recomendado, de otro modo si no hay luz natural no tendremos generación de electricidad.

 

La entrada en vigor del Real Decreto 244/2019 supuso un cambio que venía siendo necesario desde hace años. Entre sus medidas, las principales novedades cabe destacar que:

• Regula el autoconsumo colectivo, pensado para comunidades de vecinos.
• Finalmente se regula la compensación de excedentes, por la cual los autoconsumidores verán compensada la energía que inyecten a la red.

 

Compensación de excedentes

Encontramos ahora dos modalidades de compensación de excedentes:

• Autoconsumo con excedentes sin compensación simplificada: pensada para grandes productores, la energía vertida a la red se paga al precio actual del mercado eléctrico. No representa un mejor retorno para los pequeños productores de viviendas, ya que obliga al usuario a darse de alta como productor eléctrico y tributar a Hacienda por los beneficios obtenidos.
• Autoconsumo con excedentes con compensación simplificada: ideada para ser un trámite sencillo con una transición natural desde un contrato de consumidor a un contrato de consumidor-productor. La empresa comercializadora compensará al consumidor en su factura eléctrica, al precio ésta determine. No debemos entender esta modalidad como una venta de energía, sino como una compensación entre la energía tomada de la red y vertida a la red. La compensación se traduce en un descuento en la factura eléctrica mensual. Obviamente la comercializadora nunca nos abonará dinero, por lo que el descuento máximo no podrá superar el pago que el consumidor realice por la energía tomada de red

 

¿Qué hay de la orientación de las placas solares?

La orientación óptima de una instalación solar, en el hemisferio norte, es la orientación sur perfecto ya que recibirán la mayor radiación solar a lo largo del día. Podemos desviarnos hasta 45 grados desde el sur perfecto con unas pérdidas no superiores al 5%, si la desviación supera 45 grados desde la dirección sur el rendimiento de la instalación se verá comprometido. Una orientación este u oeste perfecto, desviación de 90 grados desde dirección sur, puede suponer un 30% de pérdidas.

La inclinación óptima se puede calcular fácilmente restando 10 a la latitud geográfica del lugar de la instalación. Por ello en España una buena inclinación estará entre 25 y 35 grados.

Si queremos maximizar el rendimiento de nuestra instalación ajustando el ángulo de inclinación para las condiciones de invierno y verano el cálculo es algo más complejo. Hagamos un caso práctico para Valencia, que tiene una latitud de 39 grados.

Para calcular el ángulo óptimo en los meses de verano, debemos restar 23 grados, inclinación del eje de la Tierra, a la latitud geográfica 39 – 23 = 16 grados. Podemos calcular el ángulo de culminación del Sol al mediodía haciendo 90 – 16 = 74 grados, por tanto, debemos orientar los paneles en dirección sur perfecto con una inclinación de 16 grados para que estén perfectamente perpendiculares a la incidencia solar.

Para calcular el ángulo óptimo en los meses de invierno, debemos sumar 23 grados a la latitud geográfica 39 + 23 = 62.  Podemos calcular el ángulo de culminación del Sol al mediodía haciendo 90 – 62 = 28 grados, por tanto, debemos orientar los paneles en dirección sur perfecto con una inclinación de 62 grados.

 

¿Qué longevidad tiene una instalación fotovoltaica?

Hoy en día los fabricantes de paneles nos aseguran una potencia del 80% de la potencia original pasados 25 años, porque los paneles solares se degradan con el paso del tiempo y pierden rendimiento. Su vida útil puede ser superior a los 25 años, pero no serán capaces de producir la misma energía que en esos primeros 25 años.

Es precisamente ahora que los primeros paneles instalados en España están entrando en su vejez. Los estudios aportados por los fabricantes estiman que pasados 40 años desde su fabricación una instalación fotovoltaica no pierde más del 25% de la energía generada en su primer día.

Los inversores de fabricantes reconocidos aseguran sus productos con una garantía de 5 años, y las baterías de Litio de última tecnología aseguran 6000 ciclos completos de carga y descarga. En ningún caso ninguno de los componentes debería desfallecer antes del cumplimiento del periodo retorno de la inversión, y esto es algo a verificar en el estudio de viabilidad.

 

Limpieza de placas solares

Como ya hemos comentado anteriormente, las sombras sobre los paneles fotovoltaicos afectan a su rendimiento. Por tanto, la suciedad, especialmente en zonas de lluvias sucias, que contienen partículas de tierra y barro, también disminuirán la producción de energía de la instalación.

Es necesario que las placas solares estén limpias para que puedan aprovechar todas sus células en el proceso de generación eléctrica, por ello es recomendable hacer una limpieza cada varios meses con agua y un poco de jabón, evitando frotar la superficie del panel que podría rayarlo de manera permanente.

 

¿Qué razones te faltan para pasarte al autoconsumo?

Son múltiples los beneficios de dar el salto al autoconsumo. La ventaja principal, que notaremos enseguida tras la instalación, es el ahorro económico que podemos conseguir al producir nuestra propia energía y además compensar los excedentes inyectados a la red.

Debemos entender la instalación fotovoltaica como algo vivo, que podemos hacer crecer tanto en potencia como en almacenamiento, para adaptarlo a las nuevas costumbres y necesidades del hogar, ya sea un mayor consumo energético o la expansión progresiva en la acumulación de energía en baterías hasta que seamos capaces de conseguir la independencia energética total y no preocuparnos cuando queremos refrescarnos con el aire acondicionado.

Como hemos visto, la instalación fotovoltaica no requiere de un mantenimiento exhaustivo y una vez hecha la inversión el precio de tu energía será estable durante más de 25 años, sin tener que preocuparte porque el precio del MWh marque de nuevo un máximo histórico como hemos visto este verano en repetidas ocasiones.

La reducción de la huella de CO2 que generamos en el medioambiente es otro factor a tener en cuenta, ya es una realidad la necesidad de una transición energética hacia un modelo libre de emisiones de CO2 ¡La producción de 3000kWh supone más de 1.2 toneladas de CO2 vertidas a la atmósfera!

Aprovechar el momento actual en el que las administraciones públicas, a distintos niveles, incentivan la inversión en sistemas de generación de energía renovable, puede reducir el plazo del retorno de inversión en hasta 4 años.

Posibilidad de compartir entre comunidades de vecinos, tanto en edificios como urbanizaciones.

 

¿Quieres conocer el beneficio de estas ayudas a tu proyecto de energías renovables para hogar o empresa? Ponte en contacto con nosotros.