El diseño de una instalación de autoconsumo fotovoltaico implica varios pasos clave para garantizar que el sistema sea eficiente, rentable y adecuado a las necesidades energéticas del usuario. A continuación, se describen los pasos fundamentales en el diseño de una instalación fotovoltaica para autoconsumo.
- Determinar el consumo energético
Antes de dimensionar el sistema, es necesario conocer el consumo energético del hogar, la empresa o la instalación que utilizará la energía generada.
- Recolección de datos de consumo:
- Revisa las facturas de electricidad del último año para obtener el consumo mensual o anual en kWh (kilovatios hora).
- Si no tienes facturas disponibles, puedes estimar el consumo calculando el uso de electrodomésticos o dispositivos eléctricos
- Asegúrate de tener en cuenta el patrón de consumo: las horas de mayor demanda (por ejemplo, en la noche o en días nublados) y los picos de consumo (como en calefacción, aire acondicionado, ).
Ejemplo:
- Consumo anual estimado de la vivienda: 4,800
- Estimar la generación de energía solar (producción de los paneles)
La generación de energía de un sistema fotovoltaico depende de varios factores, como la radiación solar en la ubicación, la orientación y la inclinación de los paneles, y la eficiencia del sistema.
- Horas de sol promedio:
Esto varía dependiendo de la geografía y las estaciones del año. Por ejemplo, en el sur de España, se pueden tener 4-5 horas de sol pleno al día (equivalente a la irradiación media diaria de 4-5 kWh/m²).
- Eficiencia de los paneles:
La potencia de un panel fotovoltaico se mide en kWp (kilovatio pico), que es la cantidad máxima de energía que puede generar bajo condiciones óptimas. La eficiencia de los paneles solares típicos varía entre 15% y 22%.
Ejemplo:
- Vivienda ubicada en Castilla y León (promedio de 4 horas de sol pleno al día) y se desea generar 800 kWh anuales:
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 =
4800 𝑘𝑊ℎ/365 𝑑í𝑎𝑠= 13,15 𝑘𝑊ℎ/𝑑í𝑎
El sistema debe producir 13,15 kWh al día.
- Cálculo de la potencia del sistema
Para calcular la cantidad de kWp que necesitas, se utiliza la siguiente formula:
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 (𝑘𝑊𝑝) =
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 (𝑘𝑊ℎ)/(𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟𝑒𝑠 × 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎)
Ejemplo:
- Suponiendo que la eficiencia total del sistema fotovoltaico (incluyendo perdidas por temperatura, orientación, sombreado, etc.) son del 80%, con las mismas condiciones planteadas en los ejemplos
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 (𝑘𝑊𝑝) =13,15 (𝑘𝑊ℎ)/(4ℎ × 0,8)= 4,11 𝑘𝑊𝑝
El sistema fotovoltaico debe ser de 4,1 kWp para satisfacer las necesidades energéticas diarias.
- Selección de los paneles solares
Una vez que tienes el valor de la potencia necesaria (kWp), puedes calcular el número de paneles solares que necesitas.
Potencia de los paneles: Los paneles fotovoltaicos típicos tienen una potencia entre 400 Wp y 500 Wp (vatios pico).
Si eliges paneles de 500 Wp (0.05 kWp): Ejemplo:
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠 =4,1 (𝑘𝑊𝑝)/0,50 𝑘𝑊𝑝/𝑃𝑎𝑛𝑒𝑙≈ 8,2 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙𝑒𝑠
Es decir, se necesitarían 9 paneles de 500Wp.
- Selección del inversor
Se recomienda elegir un inversor con una potencia inferior a un 20% de la potencia de los paneles solares, teniendo en cuenta que el inversor funciona de manera más eficiente cuando opera cerca de su punto de máxima potencia (80% de su capacidad nominal).
Ejemplo:
4.500 kWp (Potencia de los paneles)
Un inversor de 3,5 kW se adaptaría a la potencia de estos paneles.