Los paneles o placas solares para autoconsumo fotovoltaico o autoconsumo solar, aprovechan el efecto fotoeléctrico proporcionando energía eléctrica a la instalación a partir de la irradiación solar.
Cada panel fotovoltaico está formado internamente por la interconexión de varias células solares en serie y en paralelo para conseguir que se adapte a niveles de tensión y corriente aceptables, generalmente de 12V, 24V o 48V de corriente continua (CC o DC).
- Qué son Paneles Solares y Cómo Funcionan
- Tipos de Paneles Solares
- Características Técnicas de los Paneles Solares
- Paneles Solares en Serie y Paralelo
- Cálculo del Número de Placas Solares
- Placas Solares sin Baterías
- Beneficios de los Paneles Solares
- Comparativa de Paneles Solares
- ¿Cuántas Placas Solares Necesito?
- Instalación de Paneles Solares
- Precios de los Paneles Solares
Qué son Paneles Solares y Cómo Funcionan
Los paneles solares, también llamados módulos fotovoltaicos, convierten la energía solar en electricidad utilizable. El proceso comienza cuando los fotones del sol golpean un panel solar y se absorben en las células fotovoltaicas que componen el panel.
Dentro de las células fotovoltaicas, los fotones energizan los electrones y los liberan de sus átomos. Los electrones cargados se mueven a través de las células solares y se recogen por los cables conectados a la salida de los paneles.
La electricidad generada es siempre de corriente continua (DC) y para ser utilizada en el hogar o negocio, debe ser convertida a corriente alterna (AC) por un inversor.
Si se genera más energía de la que se consume, el excedente o exceso de energía puede ser devuelto a la red eléctrica y vendido a la compañía eléctrica local.
También está la posibilidad de funcionamiento mediante baterías solares, que podrían proporcionar energía a la instalación cuando la irradiación solar sea escasa o nula.
En el caso de usar baterías, debe instalarse un regulador que se encargue de controlar el estado de carga de las baterías. Este elemento adapta los diferentes ritmos de producción y la demanda de energía.
Los paneles solares funcionan mejor en condiciones de luz solar directa, pero también pueden generar energía en días nublados o con poca luz solar. No obstante, la cantidad de energía producida será menor en estas condiciones.
Tipos de Paneles Solares
Hay varios tipos de paneles solares disponibles en el mercado, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Según el método de fabricación, los 2 tipos principales de paneles son los de silicio policristalino y monocristalino:
- Panel solar monocristalino: es el panel más eficiente, pero también más costoso.
Estos paneles están hechos de un solo cristal de silicio y se ven uniformes en color y tienen esquinas redondeadas. Son ideales para espacios reducidos que requieren una mayor producción de energía.
- Panel solar policristalino: es el más común y popular en el mercado debido a su bajo coste y alta eficiencia energética.
Estos paneles están hechos de múltiples cristales de silicio y son fáciles de reconocer por su color azul. Son ideales para instalaciones residenciales y comerciales.
Según su aplicación o utilización, podríamos hacer una clasificación básica en 3 tipos, placas solares, paneles solares flexibles y paneles solares plegables:
Placas Solares o Paneles Solares Rígidos
Las placas solares o paneles solares rígidos tienen una estructura sólida y resistente que les permite mantener su forma plana y estable.
Estos paneles solares están recubiertos de materiales sólidos y resistentes, como vidrio, aluminio o acero, que los hacen más duraderos y resistentes a las condiciones ambientales extremas.
Son los paneles solares que más se utilizan para casas y comercios. Son también utilizados aplicaciones móviles como en autocaravanas, campers, furgonetas o barcos.
Paneles Solares Flexibles
Los paneles solares flexibles se diferencian en que están hechos con materiales flexibles como el polímero. Estos paneles son ligeros, delgados y muy flexibles, lo que les permite adaptarse a superficies curvas y formas irregulares.
Se utilizan principalmente en aplicaciones donde la instalación de paneles solares rígidos no es posible, como en techos de tiendas de campaña, barcos y vehículos recreativos. No obstante, son también paneles solares para pisos, comercios o cualquier lugar donde sea necesario acomodar el panel sobre una superficie irregular.
Paneles Solares Plegables
Los paneles solares plegables se les conoce también como paneles solares portátiles. Son una variante de los paneles solares flexibles. Están diseñados para ser compactos y fáciles de transportar, ya que se pueden plegar en un tamaño muy pequeño cuando no están en uso.
Se utilizan sobre todo mientras se está acampando, en viajes al aire libre, en cabañas de fin de semana o en stands de ferias.
Hay que considerar que los paneles solares flexibles y plegables son más ligeros y compactos que los paneles solares rígidos, pero pueden ser menos eficientes que los paneles solares rígidos. Su diseño flexible y delgado limita la cantidad de células solares que pueden contener.
Además, pueden ser más susceptibles a daños y desgaste debido a su naturaleza flexible. Por ello, pueden tener una vida útil más corta en comparación con los paneles solares rígidos.
Para otro tipo de aplicaciones más específicas como pequeños proyectos domésticos, proyectos científicos, aplicaciones electrónicas, juguetes solares, etc., también podemos considerar el uso de mini paneles solares.
Características Técnicas de los Paneles Solares
Los parámetros de los paneles solares más importantes son:
Corriente de Cortocircuito ISC
Es la máxima intensidad que se puede obtener de un módulo o panel.
Se produce cuando se provoca un cortocircuito entre sus bornes (tensión de salida de 0 V), es decir, cuando se unen los cables positivo y negativo del panel solar.
Como la resistencia de la carga es cero, la corriente fluirá sin ninguna oposición, siendo la máxima corriente que se puede extraer del panel.
Tensión en Circuito Abierto VOC
Es el voltaje máximo que se puede medir en bornes de un módulo o panel.
Se produce cuando no se extrae corriente del mismo (intensidad de 0 A), es decir, cuando no se conecta ninguna carga a la salida del panel.
Como la resistencia de la carga es infinita (vacío), no fluirá corriente y se obtendrá la máxima tensión del panel.
Tensión Máxima VM o Vmp
Es el valor de tensión para la máxima potencia PM, que se produce en unas condiciones específicas de sol, temperatura y carga eléctrica.
La tensión máxima VM se corresponde aproximadamente con el 80% de la tensión en circuito abierto VOC.
Corriente Máxima IM o Imp
Es el valor de corriente que se produce cuando el panel solar está entregando la máxima potencia PM, que se produce en unas condiciones específicas de sol, temperatura y carga eléctrica.
Se debe tener en cuenta que la intensidad máxima IM no se corresponde con la de cortocircuito Isc, porque ésta sólo se consigue cortocircuitando sus bornes.
Suele estar en torno al 90% de la corriente de cortocircuito ISC.
Potencia Máxima PM o Potencia Pico
Es el valor máximo de potencia que se puede obtener del panel fotovoltaico bajo unas condiciones específicas de radiación solar, temperatura y carga eléctrica.
Una vez que tenemos establecidas unas condiciones específicas de sol y temperatura, habrá una corriente (una carga), que provocará la máxima potencia del panel para esas condiciones.
Para cada condición de radiación solar y temperatura tendremos una potencia máxima.
Potencia Nominal PN
Es el valor de la potencia máxima PM que puede generar un panel en condiciones de prueba estándar (STC, Standard Test Conditions). Es el valor de la potencia que proporciona el fabricante y que se utiliza para comparar diferentes paneles solares.
Condiciones de Prueba Estándar STC
Las condiciones estándar son:
- Irradiancia solar I (kW/m2): es la potencia de la radiación solar. El valor estándar es de 1000 W/m2, que equivale aproximadamente a la radiación máxima del sol, a medio día. En la práctica, la irradiancia del sol puede variar significativamente en función de la hora del día, la época del año, la ubicación geográfica, las condiciones meteorológicas y otros factores, pudiéndose alcanzar valores que van desde 700 a 1000 W/m2 o más.
- Temperatura (°C): el valor estándar es de 25°C. A mayor temperatura, menor tensión alcanzará el módulo o panel.
- Dirección de la radiación solar: dirección perpendicular al panel. Cuanto más perpendicular sean los rayos del sol, mayor potencia se obtendrá del panel.
Ejemplo: Queremos saber la potencia nominal PN de un panel, de 12V de tensión nominal, con los siguientes valores de su placa de características:
ISC = 9,18A
VOC = 21,42V
VM = 17,46V
IM = 8,59A
La potencia nominal PN, o potencia máxima del panel, se obtendrá a partir de los valores VM y IM que el fabricante ha obtenido en las condiciones estándar: PN = PM = VM × IM = 17,46 × 8,59 = 149,98 ≅ 150W
Las condiciones ambientales reales en las que se instalará el panel solar, van a ser diferentes de las condiciones estándar (STC), por lo que la potencia que producirá el panel rara vez será la nominal PN.
Aplicaciones en el Diseño de Sistemas Solares
La potencia máxima de un panel solar puede ser menor o mayor que la potencia nominal dependiendo de las condiciones ambientales. Por ello:
Cuando se diseñan sistemas solares, se utiliza la potencia nominal PN del panel como base para calcular la cantidad de paneles que se necesitan, pues se trata de un valor de referencia fijo.
Tensión Nominal VN
Es el valor de diseño de la tensión a la que trabaja el panel solar. Los más habituales en las instalaciones domésticas son los paneles solares de 12V, aunque también se usa el panel solar de 24V y en algunas ocasiones el de 48V.
La elección del voltaje depende del tamaño de la instalación. Cuanto más baja sea la tensión nominal (voltios) mayor va a ser la intensidad (amperios), lo que influirá en la sección de los conductores a utilizar.
En general, los sistemas solares más pequeños, utilizarán paneles solares de 12V, mientras que, para una potencia de algunos kW, se necesitarán paneles solares de 24V o de 48V. En estos casos, hay que considerar los requisitos de voltaje del regulador de carga, de las baterías y del inversor.
Eficiencia
Es la cantidad de energía solar que el panel puede convertir en energía eléctrica. Los paneles solares más eficientes pueden generar más energía utilizando menos espacio.
La mayoría de los paneles solares tienen una eficiencia del 15% al 20%.
Rendimiento o Factor de Llenado
Es debido a la resistencia interna de un panel y relaciona la potencia eléctrica de salida Ps con la potencia eléctrica de entrada Pe. Suele oscilar entre el 0,85 y el 0,95.
Se puede calcular como la relación entre la potencia máxima de salida de un panel solar y el producto del voltaje de circuito abierto y la corriente de cortocircuito.
El rendimiento puede darnos una idea de la energía que será capaz de proporcionar un panel de acuerdo a diferentes condiciones de irradiancia solar, temperatura o dirección de la radiación. Un mayor rendimiento producirá mayor energía.
Nº de Células de un Panel
Cada célula suele suministrar unos 0,5 V de tensión máxima. En consecuencia, el número de células en serie de un panel, nos puede servir para obtener su tensión máxima VM, es decir, la que produce su potencia máxima PM, que estará cercana a:
- Tensión máxima VM = nº de células en serie / 2
Sin embargo, la tensión nominal VN aproximada, se obtiene con el cociente:
- Tensión nominal VN = nº de células en serie / 3
Ejemplo: Si un panel solar fotovoltaico tiene 72 células en serie de 5 pulgadas, ¿Cuál es la tensión nominal del módulo fotovoltaico?
Tensión nominal VN = nº de células en serie / 3 = 72 / 3 = 24V.
Ejemplo: ¿Cuántas células en serie son necesarias para obtener un módulo fotovoltaico de 12 voltios de tensión nominal?
nº de células en serie = 3 x VN = 3 x 12 = 36 células.
Paneles Solares en Serie y Paralelo
En la mayoría de las instalaciones, dependiendo de la potencia que se requiera, será necesario asociar varios paneles en serie o en paralelo para poder conseguir los niveles de tensión y de corriente adecuados.
Se pueden conectar paneles solares en serie o paralelo, e incluso en ambas conexiones, en cuyo caso se denomina asociación de paneles mixta.
Con cualquiera de estas conexiones podremos aumentar la potencia y la energía generada global, ya que supone la suma de la potencia desarrollada o la suma de la energía generada por cada panel individual.
A continuación, se analizarán estas conexiones con ejemplos de cálculo de paneles solares en serie, en paralelo y en circuito mixto.
Conectar Paneles Solares en Serie
En el esquema de conexión de placas solares fotovoltaicas en serie, los paneles se conectan uno tras otro. De este modo, la corriente fluye a través de ellos, de uno hacia el otro y se mantiene constante a la salida del conjunto.
Al conectar los paneles solares en serie la corriente permanece constante, pero se logra una mayor potencia de la instalación a costa de aumentar la tensión en el circuito. Esto puede ser especialmente útil cuando se necesitan voltajes más altos.
Para asociar paneles en serie se conectará el polo positivo de un módulo con el polo negativo del siguiente. Con esta conexión se consigue aumentar la tensión manteniendo el mismo valor de la corriente generada.
Suponiendo todos los paneles de las mismas características, la tensión total será la suma de las tensiones de cada módulo fotovoltaico, o bien, la tensión de un módulo multiplicada por el número de módulos fotovoltaicos.
Ejemplos de Cálculo de Paneles en Serie
Ejemplo: Una instalación fotovoltaica está compuesta por 2 paneles solares conectados en serie. Si cada uno tiene una tensión de 12 V y una corriente máxima IM de 2,5 A, ¿Cuál es la tensión total? ¿Y la corriente máxima total del conjunto?
La tensión total será la de un panel multiplicada por 2, es decir:
V = 12 x 2 = 24 V.
La corriente máxima total será la de uno de ellos, es decir:
IM = 2,5 A.
Ejemplo: ¿Cuántos voltios me dan 4 paneles de 24v conectados en serie? ¿Cuántos amperios me dan si cada uno proporciona 5A?
La conexión de 4 paneles de 24V en serie producirá un voltaje total de 96V. Como al conectar paneles en serie, el voltaje total del sistema es la suma de los voltajes individuales de cada uno, la conexión en serie de los 4 paneles producirá un voltaje total de:
V = 24V x 4 = 96V.
La conexión de 4 paneles de 5A en serie producirá una corriente total de:
I = 5A, permaneciendo constante.
Conectar Paneles Solares en Paralelo
En el esquema de conexión de placas solares fotovoltaicas en paralelo, los paneles se conectan uno al lado del otro, en ramas separadas. De este modo, la tensión se mantiene constante a la salida del conjunto.
Al conectar los paneles solares en paralelo la tensión permanece constante, pero se logra una mayor potencia de la instalación a costa de aumentar la corriente en el circuito, por lo que es esencial que el sistema esté diseñado para manejar esta mayor corriente (secciones mayores de los conductores).
Para asociar paneles en paralelo se conectarán todos sus polos positivos entre sí y, por separado, todos sus polos negativos. Con esta conexión se consigue aumentar la corriente generada manteniendo el mismo valor de tensión. Suponiendo todos los paneles de las mismas características, la corriente total generada será la suma de todas las corrientes generadas por cada módulo, o bien, la corriente generada por un módulo multiplicada por el número de módulos.
Ejemplos de Cálculo de Paneles en Paralelo
Ejemplo: Una instalación fotovoltaica está compuesta por 3 paneles solares conectados en paralelo. Si cada uno tiene una tensión de 12 V y una corriente máxima IM de 2,5 A, ¿Cuál es la tensión total? ¿Y la corriente máxima total del conjunto?
La tensión total será la de uno de ellos, es decir:
V = 12 V.
La corriente máxima total será la de uno de ellos multiplicada por 3, es decir:
IM = 2,5 x 3 = 7,5 A.
Ejemplo: ¿Cuántos voltios me dan 4 paneles de 24V conectados en paralelo? ¿Cuántos amperios me dan si cada uno proporciona 5A?
La conexión de 4 paneles de 24V en paralelo producirá un voltaje total de:
V = 24V, permaneciendo constante.
Como al conectar paneles en paralelo, la corriente total del sistema es la suma de las intensidades individuales de cada uno, la conexión en paralelo de los 4 paneles producirá una corriente total de:
I = 5A x 4 = 20A.
Conectar Paneles Solares en Asociación Mixta
En la asociación mixta de paneles solares, se asocian tanto en serie como en paralelo.
Con la asociación en paralelo aumentamos la corriente y con la asociación en serie aumentamos la tensión. Por tanto, el aumento de potencia se produce por el incremento de ambas variables.
Cuando se asocian 2 o más módulos en serie para aumentar la tensión, dicho conjunto de paneles recibe el nombre de rama. Después se conectan tantas ramas en paralelo como sean necesarias para conseguir el valor de corriente que se precise.
Ejemplo de Cálculo de Paneles en Asociación Mixta
Ejemplo: Una instalación fotovoltaica está compuesta por 6 paneles solares, cada uno de ellos con tensión de 12 V y corriente máxima IM de 2,5 A, conectados en 3 ramas paralelas, cada una de ellas con 2 paneles en serie. ¿Cuál es la tensión total? ¿Y la corriente máxima total del conjunto?
La tensión total será la de un panel multiplicada por 2, es decir:
V = 12 x 2 = 24 V.
La corriente máxima total será la de un panel multiplicada por 3, es decir:
IM = 2,5 x 3 = 7,5 A.
¿Qué es Mejor Conectar Paneles Solares en Serie o en Paralelo?
No hay una respuesta única para determinar qué configuración es mejor, ya que depende de las necesidades específicas del sistema.
La conexión de paneles solares en serie o paralelo dependerá de si necesitamos incrementar la potencia del sistema (mayor energía requerida) y concretamente de la configuración de nuestro equipo:
Conexión de Paneles Solares en Serie
Con la conexión en serie incrementamos la potencia del sistema a consta de aumentar el voltaje total y mantener la corriente constante, siendo esta conexión adecuada si nos vemos en la necesidad de trabajar con mayor voltaje por requerimiento de cualquier componente del sistema fotovoltaico.
Esta conexión también es adecuada para sistemas de mayor voltaje, como los sistemas de alta tensión utilizados en grandes instalaciones comerciales y de servicios públicos.
Conexión de Paneles Solares en Paralelo
Con la conexión en paralelo incrementamos la potencia del sistema a consta de mantener el voltaje constante y aumentar la corriente total del sistema, siendo esta conexión adecuada para sistemas de baja tensión, como los sistemas de energía solar residenciales y pequeñas instalaciones comerciales.
Por tanto, de forma general, se utilizará la conexión en paralelo para aumentar la potencia del sistema si no hay necesidad de aumentar la tensión global del sistema fotovoltaico.
Ahora bien, conectar gran cantidad de paneles en paralelo trae consigo un aumento de la corriente total del sistema, lo que eleva mucho la sección de los conductores a instalar. Por eso, cuando la potencia requerida es elevada, se conectan también paneles en serie para no incrementar excesivamente la sección de los conductores.
Número Máximo de Paneles Solares en Serie o en Paralelo
A continuación analizamos el límite de placas en serie o en paralelo:
Número Máximo de Paneles Solares en Serie
El número máximo viene limitado por la tensión máxima de entrada del inversor solar, aunque como regla general, se recomienda que el número máximo de paneles que se puedan conectar en serie no sea de más de 3 a 4 paneles para sistemas de baja tensión.
El principal motivo por el que se debería limitar el número de paneles en serie sería porque, en esta conexión, si un solo panel solar estuviera sombreado, el rendimiento del sistema se reduciría. La corriente global de esa asociación sería la del panel que estuviera proporcionando menor corriente.
Además, si uno de ellos fallara y dejara de generar energía, los demás paneles conectados en serie quedarían incapacitados. De este modo, ninguno de los paneles estaría aportando energía eléctrica.
Número Máximo de Paneles Solares en Paralelo
El número máximo viene limitado por la corriente máxima de entrada del inversor solar. Si se excede esta corriente, el inversor puede sobrecalentarse. No obstante, el elemento de protección del inversor por sobrecarga actuaría limitando el valor de esta corriente.
Además, el incremento excesivo de paneles en paralelo influye en la sección del cableado. Cuanto más corriente se transmita a través de un cable, más se calentará y mayor será la caída de voltaje en este. Será muy importante utilizar cable de la sección adecuada que pueda manejar la corriente y minimizar la pérdida de voltaje.
Otro factor importante es la corriente del controlador de carga (si se utiliza en el sistema). La corriente máxima del controlador de carga debe ser superior a la corriente total de todos los paneles solares en paralelo.
Por tanto, para saber cuántos paneles puedo conectar en paralelo, deberíamos conocer la corriente máxima que puedan manejar los componentes de la instalación fotovoltaica a diseñar.
¿Se Pueden Conectar Placas Solares de Diferentes Vatios?
Como norma general, para evitar problemas, no se conectarán entre sí paneles de diferente potencia, es decir, de diferentes características de tensión y corriente. Además, a ser posible, serán del mismo fabricante.
Todos los paneles a asociar en serie y/o paralelo deberán ser exactamente iguales y, por tanto, de la misma potencia. Esto se justifica porque:
Paneles Solares en Serie con Diferentes Corrientes
Si instalamos paneles en serie de diferentes corrientes, la intensidad total quedará limitada a la del panel de menor corriente.
En consecuencia, los paneles podrían ser de diferente tensión siempre que fueran de la misma corriente, pero los paneles de diferente tensión suministran diferente corriente. De hecho, los valores de tensión y corriente son directamente proporcionales.
Por tanto, si asociamos en serie paneles de diferente tensión, la corriente total quedará limitada a la corriente del panel menor y se perderá potencia.
En conclusión, los paneles a asociar en serie deberán ser exactamente iguales y, a ser posible, del mismo fabricante.
Paneles Solares en Paralelo con Diferentes Tensiones
Si instalamos paneles en paralelo de diferentes tensiones, provocaremos un cortocircuito interno produciendo sobrecalentamiento en los paneles.
En consecuencia, los paneles podrían ser de diferente corriente siempre que fueran de la misma tensión, pero, de forma similar a lo que hemos dicho antes, los paneles de diferente corriente suministrarán diferente tensión.
Como consecuencia, al asociarlos en paralelo, si la tensión no coincide en todo momento, el panel con tensión mayor provocará una corriente interna hacia el de menor tensión. El resultado sería de pérdida de potencia, aumento de la temperatura del sistema y reducción de su vida útil.
En conclusión, los paneles a asociar en paralelo deberán ser exactamente iguales y, a ser posible, del mismo fabricante.
Cálculo del Número de Placas Solares
El cálculo del número de placas solares necesarias dependerá principalmente del tipo de instalación solar:
- Instalación no autónoma o conectada a la red: el usuario solo quiere la instalación solar para reducir parte su factura, para lo cual el uso de baterías es opcional. En este caso, sería necesario contratar con una compañía de suministro eléctrico. Tendremos la opción de verter la energía sobrante a la red pública, si se hace el contrato correspondiente.
Entonces, el usuario podrá elegir el número de placas que desee, siempre que la suma de potencia de las placas no supere la potencia que pueda transportar la derivación individual DI de la vivienda, si se desea verter a la red.
- Instalación autónoma o aislada de la red: el usuario quiere que la instalación solar genere toda su energía eléctrica y no quiere depender de ninguna compañía de suministro eléctrico, para lo cual el uso de baterías será necesario. Además, será conveniente disponer de un generador eléctrico de respaldo por si se agotan las baterías eventualmente.
Entonces, va a ser necesario hacer el cálculo del número de placas a instalar. Podemos realizar el cálculo aproximado del número de placas solares necesarias, siguiendo estos pasos:
1º) Cálculo del consumo medio de energía diario (kWh por día)
2º) Estimación de las horas de pico solar HPS
3º) Orientación e inclinación de las placas solares
4º) Cálculo de la energía media diaria de 1 panel
5º) Número de paneles a instalar
Cálculo del Consumo Medio de Energía Diario
Para calcular el consumo medio de energía diario de la instalación (kWh / día) debemos de hacer una estimación de nuestro consumo diario.
Consumo Medio Diario de una Vivienda
Podemos ver nuestras facturas de energía eléctrica.
Lo ideal sería tener las facturas de todos los meses del año para obtener con más exactitud el consumo medio diario. De esta manera, sumaríamos toda la energía anual de consumo (kWh) y la dividiríamos por 365.
Si solo disponemos de una última factura y, suponiendo un mes de 30 días, miraremos el consumo de energía de ese mes (kWh). Calcularemos la energía media diaria que necesitamos, dividiendo por 30 días:
Ejemplo: ¿Cuál será la energía media diaria, si el consumo de energía de 1 mes (suponiéndolo de 30 días) es de 250 kWh?
La energía media diaria que consumimos será de:
Ediaria de consumo = Emensual de consumo / 30 = 250 / 30 = 8,33 kWh / día
Consumo Medio Diario de una Instalación Móvil o Portátil
Como carecemos de factura, tendremos que hacer una estimación de nuestro consumo y hacer la siguiente operación para calcular la energía media diaria de consumo:
Siendo:
Cantidad = número de receptores iguales que hay
horas = nº de horas medias al día que vamos a conectarlos
Preceptor = potencia que absorben, en W
Todo esto hay que hacerlo para cada receptor diferente de nuestra instalación y realizar la suma de todos ellos.
Ejemplo: Calcular la energía media diaria consumida, si en una instalación de una autocaravana tenemos:
5 lámparas, 4 horas diarias, de 8W cada una
1 televisor, 2 horas diarias, de 50W
1 nevera portátil, 4 horas diarias, de 60W
La energía media diaria que consumimos será de:
Ediaria = (5 x 4h x 8W + 1 x 2h x 50W + 1 x 4h x 60W)/1000 = 0,5 kWh / día.
NOTA: suponemos 4 horas para la nevera portátil porque, aunque se conecte 24 horas al día, el termostato conecta y desconecta su motor continuamente.
Estimación de las Horas de Pico Solar HPS
Las horas de pico solar (HPS) son fundamentales para calcular la producción de energía de un sistema solar fotovoltaico. Al conocer las HPS de una ubicación, podemos estimar la cantidad de energía que generarán nuestros paneles solares.
Las HPS permiten comparar la radiación solar en diferentes lugares y seleccionar la ubicación más adecuada para instalar un sistema fotovoltaico.
Energía de la Radiación: Irradiación Media Anual G (kWh/m2)
El Código Técnico de la Edificación (CTE) divide a España en 5 zonas climáticas. Dependiendo de nuestra ubicación geográfica, recibiremos más o menos energía solar.
Esto significa que tendremos diferente irradiación media anual G, en kWh/m2 sobre una superficie horizontal.
Estos valores, que pueden buscarse fácilmente por Internet, son:
- Zona climática 1: G menor de 3,8 kWh/m2
- Zona climática 2: G entre 3,8 y 4,2 kWh/m2
- Zona climática 3: G entre 4,2 y 4,6 kWh/m2
- Zona climática 4: G entre 4,6 y 5 kWh/m2
- Zona climática 5: G mayor de 5 kWh/m2
Potencia de la Radiación: Irradiancia I (kW/m2)
Por otro lado, el sol proporciona una fuerza o potencia de radiación diferente a lo largo del día. Es decir, tendremos diferente irradiancia I, en kW/m2 dependiendo de la hora solar.
Su valor máximo será aproximadamente a las 12 del mediodía. No obstante, se toma un valor promedio de las horas centrales del día de I = 1 kW/m2.
Horas de Pico Solar HPS
Las horas de pico solar HPS son la cantidad de horas al día que se recibe una irradiancia media de I = 1 kW/m2. Entonces, como tiempo (t) = Energía (E) / Potencia (P), las horas de pico solar HPS se calculan como: HPS = G/I
(como es I = 1, siempre será HPS = G)
Siendo:
HPS = horas de pico solar
G = irradiación media anual sobre una superficie horizontal, en kWh/m2
I = promedio de irradiancia de las horas centrales del día de I = 1 kW/m2
Ejemplo: Si en una instalación en Alicante, que esté en la zona climática 4, estimamos una irradiación media anual de G = 4,8 kWh/m2, calcular las horas de pico solar media anuales.
Las horas de pico solar media anuales serán: HPS = G/I = 4,8/1= 4,8 horas.
Hay que tener en cuenta que los valores de G son para una superficie horizontal. Podemos incrementar las horas de pico solar HPS si inclinamos los paneles con un ángulo adecuado, como veremos a continuación.
Además, estas horas de pico solar HPS son una media anual y varían mucho cada mes. Por ejemplo, en Alicante pueden bajar a HPS = 2 horas en los meses de invierno. En cambio, puede llegar hasta HPS = 7 horas en los meses de verano.
Existen plataformas especializadas que ofrecen calculadoras de HPS. Como ejemplo de una plataforma online, tenemos: Fusión Energía Solar.
Orientación e Inclinación de las Placas Solares
Para lograr la máxima eficiencia, es importante considerar la orientación e inclinación adecuadas.
- Orientación: es el ángulo de desviación respecto al sur geográfico de una superficie.
Para maximizar la producción de energía solar, los paneles solares deben estar orientados de manera que la mayor parte del tiempo posible estén directamente expuestos a la luz solar.
En general, la orientación ideal para los paneles solares es hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur.
- Inclinación: es el ángulo que forma la superficie de los módulos con el plano horizontal.
Su valor es 0° para módulos horizontales y 90° para verticales.
En función de la inclinación, la captación de energía solar variará, y será máxima cuando la posición de la placa sea perpendicular con la irradiación.
En general, la inclinación deberá coincidir con la latitud local.
Ejemplo: Si estamos en una zona de Alicante con latitud de 38°, ¿Cuál es el ángulo de inclinación óptimo de las placas respecto al suelo?
Como el ángulo de inclinación óptimo de las placas respecto al suelo deberá coincidir con la latitud, esta deberá ser de 38°.
Hay que tener en cuenta que las horas de pico solar HPS las podremos incrementar sobre un 15% si inclinamos los paneles con ese ángulo óptimo.
Cálculo de la Energía Media Diaria de 1 Panel
Tenemos que decidir qué tipo de panel vamos a seleccionar. Una vez elegido, anotamos la potencia PN que indica el fabricante.
Energía Media que Proporciona 1 Panel, en kWh
La energía media, en kWh, que proporciona un panel al día será de:
Siendo:
E1 panel = energía media diaria de 1 panel (kWh)
PN = potencia del panel (W)
HPS = Horas de pico solar (h)
η = rendimiento del panel, que oscila entre el 0,85 y el 0,95.
Los contadores de las compañías eléctricas miden la energía en kWh.
Ejemplo: Si compramos una placa solar de 200W, de rendimiento medio de 0.9, y suponemos unas horas de pico solar HPS = 5.5, ¿Cuántos kWh produce una placa solar al día?
Será de: E1 panel = (PN x HPS x η)/1000 = (200 x 5,5 x 0,9)/1000 = 0,99 kWh.
Energía Media que Proporciona 1 Panel, en Ah
Podríamos saber cuánto se va a cargar una batería solar con un único panel. Para ello, necesitaríamos obtener la cantidad de energía captada por el panel, en lugar de en kWh, en Ah.
La energía media, en Ah, que proporciona un panel al día será de:
Siendo:
E1 panel = energía media diaria de 1 panel (Ah)
IM = corriente máxima del panel (A)
HPS = Horas de pico solar (h)
η = rendimiento del panel, que oscila entre el 0,85 y el 0,95.
La capacidad C de almacenar energía de una batería se mide en Ah.
Ejemplo: Si disponemos de un panel solar de 200W, con corriente máxima de 11A, de rendimiento medio de 0,9, y suponemos unas horas de pico solar HPS = 5.2, ¿Qué energía media, en Ah, proporcionará ese panel al día? ¿Cuántos paneles necesito si quiero cargar mi batería de C = 200Ah en 1 día?
Será de: E1 panel = IN x HPS x η = 11 x 5,2 x 0,9 = 51,48 Ah.
Si la batería es de 200Ah necesitaremos:
Nº paneles = 200Ah/51,48Ah = 3,89. Tendremos que instalar 4 paneles.
Número de Paneles a Instalar
Como conocemos la energía diaria de la instalación, en kWh, que habíamos calculado en el primer apartado, y acabamos de calcular la energía diaria de 1 panel, en kWh, el número de paneles a instalar será de:
(Se redondea al alza a número entero)
Ejemplo: Si estamos en Alicante, en una vivienda cuyo consumo medio de energía diario es de 8,33 kWh y cada panel de 200W proporciona una energía diaria de 0,99 kWh, ¿Cuántos paneles necesitamos?
Nº de paneles = Ediaria / E1 panel = 8,33 / 0,99 = 8,41, que redondearemos al alza. En este caso serán necesarios 9 paneles solares de 200 W.
Ejemplo: Si estamos en Alicante, en una autocaravana con consumo medio de energía diario de 0,5 kWh y cada panel de 200W proporciona una energía diaria 0,99 kWh, ¿Cuántos paneles necesitamos?
Nº de paneles = Ediaria / E1 panel = 0,5 / 0,99 = 0,505, que redondearemos al alza. En este caso será necesario 1 panel solar de 200 W.
Estos cálculos son muy aproximados y, salvo para pequeñas instalaciones aisladas con consumos muy bajos como una cabaña, caravana, camper o similar, siempre se debe contratar con la compañía de suministro eléctrico.
Desviaciones en el Consumo y Aporte Solar
Aunque se realicen cálculos precisos, existen varios motivos por los cuales el consumo de energía y el aporte solar de energía puedan ser muy diferentes a los estimados:
- Consumo excesivo: algún día podemos consumir una energía muy superior a la media.
- Días nublados: puede haber varios días nublados seguidos.
- Consumo de los elementos de la instalación fotovoltaica: se ha de tener en cuenta el consumo de energía interna que necesitan los aparatos de la instalación fotovoltaica para su funcionamiento (regulador, inversor, etc.).
- Rendimiento de las baterías: las baterías pierden rendimiento con su uso. Además, las baterías no se descargan al 100%, pues tienen una profundidad de descarga máxima aproximada del 60% al 90%, dependiendo del tipo de batería.
- Pérdidas en los cables: los cables pierden energía al transportar la corriente eléctrica.
- Baja irradiación en invierno: se ha supuesto una irradiación media anual G (kWh/m2) para calcular las horas solares pico HPS. No obstante, en los meses de invierno esa irradiación baja a más de la mitad del valor medio calculado.
Consideraciones para el Cálculo en Viviendas Aisladas
Por todos estos factores, en el cálculo de una vivienda habitual aislada totalmente de la red eléctrica, deberíamos tener en cuenta:
- Todas las pérdidas anteriores.
- Las HPS del peor mes del invierno.
- Estimar varios días de autonomía adicionales con baja o nula irradiación solar, en los que la instalación debería funcionar únicamente del banco de baterías (de 3 a 7 días, dependiendo de la zona climática).
De todo esto se deduce que:
- Instalación autónoma o aislada de la red: este tipo de instalaciones solo se realizan en áreas remotas donde no haya red eléctrica o en instalaciones móviles como barcos, autocaravanas, campings, etc.
En general, en una vivienda habitual o comercio, no se va a hacer una instalación fotovoltaica totalmente aislada de la red eléctrica de suministro público.
En una instalación aislada de la red eléctrica se debería tener muy en cuenta una abultada inversión inicial (sobre todo en el banco de baterías), un análisis muy cuidadoso del consumo energético, un fuerte nivel de mantenimiento y una instalación adicional de un generador complementario de respaldo para imprevistos.
- Instalación no autónoma o conectada a la red: una instalación fotovoltaica conectada a la red, puede ayudarnos a reducir nuestra factura eléctrica y protegernos contra los aumentos de precios de la energía.
Además, tenemos la opción de verter el sobrante de energía eléctrica a la red pública reduciendo más todavía la factura. Por otro lado, estaremos contribuyendo a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuyendo su huella de carbono.
Placas Solares sin Baterías
Cada vez más, se instalan las placas solares sin baterías, es decir, que la electricidad que se produce a partir de las placas solares se utiliza en tiempo real, y si no se consume en ese momento, se pierde.
Esto puede ser adecuado para ciertos usos, como en sistemas de riego de campos agrícolas o en bombas de agua en lugares remotos. En estas aplicaciones se necesita energía solo durante el día y no es necesario almacenarla.
Ahora bien, las placas solares sin baterías, pueden ser una buena opción en viviendas para quienes desean generar energía solar y verter el excedente directamente en la red eléctrica pública y obtener, en ese caso, una compensación. En este sentido, podemos dividir las instalaciones fotovoltaicas en 2 tipos: autoconsumo con excedentes y autoconsumo sin excedentes.
Autoconsumo Con Excedentes
Este tipo de sistemas de conexión a red se conocen como autoconsumo con excedentes o autoconsumo de inyección a red. Dentro del autoconsumo con excedentes existen 2 variantes:
Modalidad de Autoconsumo con Excedentes Acogida a Compensación
Cuando se produce más energía de la que se consume, la energía sobrante se vierte a la red eléctrica y se puede utilizar para obtener una compensación en el consumo de energía.
Para instalar este sistema, es necesario cumplir con el trámite legal. Dependiendo de la comunidad autónoma, puede que se tenga que solicitar el permiso de obra al Ayuntamiento.
En cualquier caso, siempre se debe contratar a un instalador para ejecutar la instalación de autoconsumo. Este deberá realizar una memoria técnica de diseño si no se superan los 10 kW. Si la instalación supera esa potencia se requiere proyecto técnico visado.
Además, el usuario debe ponerse en contacto con su proveedor de energía para acordar un nuevo contrato.
Es importante tener en cuenta que el consumidor no puede obtener una ganancia económica de esta actividad, ya que la venta de energía no es una actividad lucrativa. En otras palabras, el usuario solo puede recibir una compensación por la energía que no se consume y nunca podrá obtener una factura negativa.
También es importante mencionar que el precio de compensación por los excedentes de energía suele ser de alrededor de 5 céntimos por kWh inyectado. Esto representa el principal obstáculo para quienes buscan rentabilizar su instalación de paneles solares.
Modalidad de Autoconsumo con Excedentes no Acogida a Compensación
El excedente puede ser vertido a la red obteniéndose el precio del mercado.
En este caso, el usuario debe darse de alta como productor de energías renovables. Asimismo, debe cumplir ciertas obligaciones técnicas como instalar equipos de telemedida, cumplir con las obligaciones tributarias y/o fiscales que se deriven de esa actividad económica, etc., por lo que no es una buena opción para pequeñas potencias.
Autoconsumo Sin Excedentes
Las placas solares sin baterías, también podrían usarse con otra opción a la que se acogen muchos usuarios. Se trata del autoconsumo sin excedentes o autoconsumo de vertido cero.
Concepto y Funcionamiento
Se trata de aquellas instalaciones con conexión a red que cuentan con un dispositivo antivertido o limitador de vertido que impida la inyección de excedentes energéticos a la red de distribución.
El objetivo debería ser consumir toda la energía generada por la instalación solar en el momento de su generación, ya que no se van a verter excedentes a la red eléctrica.
Almacenamiento de Energía
Si el consumo de toda la energía generada no es posible en el momento de su producción, el uso de baterías puede ser una solución viable.
Estas baterías permiten almacenar el excedente de energía generado durante el día, para su consumo en momentos en los que la generación solar es baja o inexistente, como durante la noche.
Procedimientos Administrativos
No obstante, en estos sistemas, es necesario realizar una comunicación previa a la distribuidora de la zona en la que se va a realizar la instalación. En esta comunicación se deben incluir datos de la instalación y del dispositivo antivertido o limitador de vertido. Este dispositivo mide y controla la energía generada y consumida garantizando que no se produzca inyección a la red.
En muchos casos, se considera que estas instalaciones no requieren de una licencia de obras, pero esto puede variar según las normativas locales. Además, es necesario registrar la instalación en el Registro de Autoconsumo de la Comunidad Autónoma correspondiente, mediante la realización de una Declaración Responsable en la que se deberá indicar el punto de conexión y los datos técnicos de la instalación.
Es importante tener en cuenta que estos requisitos pueden estar sujetos a cambios en función de las actualizaciones de la normativa y las regulaciones aplicables en cada Comunidad Autónoma y en cada municipio.
Se recomienda verificar siempre la información actualizada en el momento de realizar una instalación de autoconsumo. El Real Decreto 244/2019, de 5 de abril, establece el marco legal para el autoconsumo de energía eléctrica en España.
Beneficios de los Paneles Solares
Los paneles solares fotovoltaicos ofrecen una amplia gama de beneficios que los hacen una excelente inversión para cualquier hogar o negocio. Son los siguientes:
- Uno de los mayores beneficios es el ahorro de energía a largo plazo. Los paneles pueden ayudar a reducir significativamente la factura de electricidad proporcionando una fuente de energía limpia y renovable.
- Ofrecen una solución sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Al utilizar la energía solar en lugar de combustibles fósiles, se reduce la huella de carbono y se promueve un estilo de vida más sostenible.
- Ofrecen una fuente de energía independiente. Esto significa que los usuarios pueden producir su propia energía y no depender tanto de la red eléctrica local.
- Pueden aumentar el valor de una propiedad. Al tener paneles solares instalados, los propietarios pueden atraer a compradores potenciales que estén interesados en una propiedad sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
Además, los módulos fotovoltaicos son una inversión a largo plazo que pueden durar hasta 25 años o más.
Aunque el coste inicial de la instalación de paneles solares puede ser alto, a largo plazo, los propietarios pueden ahorrar significativamente en costes de energía y obtener un retorno de inversión a largo plazo.
Comparativa de Paneles Solares
Aunque existen varios tipos de placas solares, la mayoría de las instalaciones utilizan paneles monocristalinos o policristalinos debido a su eficiencia y coste.
Según el informe del mercado solar fotovoltaico de la Agencia Internacional de Energía (AIE) de 2020, los paneles solares monocristalinos representaron aproximadamente el 55% del mercado global de paneles solares fotovoltaicos, mientras que los paneles policristalinos representaron aproximadamente el 40%.
Los paneles solares de capa fina representan menos del 5% del mercado solar fotovoltaico, y se utilizan principalmente en aplicaciones de tejados y fachadas.
Por otro lado, los paneles de tipo bifaciales y de concentración representan una parte mucho menor del mercado global de paneles solares. Se utilizan principalmente en aplicaciones industriales y de gran escala.
Los paneles orgánicos todavía están en desarrollo y prácticamente no se utilizan.
Monocristalino | Policristalino | |
Información técnica | Células de silicio monocristalino, que se cortan de lingotes de silicio puro | Células de silicio policristalino, que se cortan de lingotes de silicio fundido |
Ventajas | Mayor eficiencia energética y rendimiento en climas fríos y nublados | Menor coste y buena eficiencia en climas cálidos y soleados |
Desventajas | Mayor coste y vulnerabilidad a daños por sombreado y altas temperaturas | Menor eficiencia y rendimiento en climas fríos y nublados que el monocristalino |
Precios | Más caros que los paneles policristalinos | Más económicos que los paneles monocristalinos |
Características | - Color uniforme - Textura lisa - Mejor desempeño en espacios reducidos - Mayor durabilidad | - Color desigual - Textura granulada - Menor eficiencia en situaciones de baja luminosidad - Menor durabilidad que los monocristalinos |
¿Cuántas Placas Solares Necesito?
El dimensionado de una instalación fotovoltaica va a depender de varios factores, como la cantidad de energía media que se consuma E (kwh), la potencia de las placas solares elegidas PN(W), la ubicación de la instalación solar, la inclinación y orientación de las placas y el rendimiento de estas, entre otros.
Al margen del cálculo del número de placas solares, en este apartado vamos a tratar de justificar cómo el número de placas solares necesarias va a depender de varios factores, pero principalmente, de la energía demandada (kWh) por la instalación.
En cualquier caso, vamos a tratar de responder a preguntas como: ¿Cuántos paneles solares necesito para generar 3 kw? ¿Cuántos paneles necesito para generar 4 kw? ¿Cuántas placas necesito para generar 5 kw? ¿Cuántos paneles solares necesito para una casa de 100 m2? ¿Cuántos paneles necesito para una casa de 200 m2? …
Primero, hay que distinguir entre los 2 términos básicos de la factura eléctrica: la potencia contratada (W) y la energía consumida (kWh).
Potencia Contratada en la Instalación (W)
La potencia a contratar va a depender de la cantidad de aparatos que queramos conectar simultáneamente. En base a esto, contrataremos más o menos potencia.
Ejemplo: Si queremos conectar a la vez un aparato de aire acondicionado de 2500W, un horno de 2000W y una lavadora de 1500W, ¿Qué valor debe tener la potencia contratada?
La potencia contratada debería ser al menos de P = 2500 + 2000 + 1500 = 6000W = 6kW.
Si tuviéramos una potencia contratada de 3 kW, de 4 kW o de 5kW, nos abriría el Interruptor de Control de Potencia (ICP) impidiéndonos conectar esos receptores a la vez.
Energía Consumida en la Instalación (kWh)
La energía consumida va a depender del tiempo que tengamos conectados los aparatos, no de la cantidad de aparatos conectados simultáneamente. La mide el contador de energía de la compañía de suministro eléctrico.
Ejemplo: Suponiendo que tenemos contratada una potencia adecuada para los receptores del ejemplo anterior, si tenemos el aparato de aire acondicionado de 2500W durante 3 horas diarias, el horno de 2000W durante 1 hora diaria y la lavadora de 1500W durante 2 horas diarias, ¿Cuál sería la energía consumida para 1 mes de 30 días?
La energía consumida para 1 mes de 30 días sería de:
E = P (W) x t (h) = (2500 x 3 + 2000 x 1 + 1500 x 2) x 30 = 375000Wh = 375kWh.
Paneles Necesarios Para Desarrollar una Potencia de X kW
Respecto a la pregunta: ¿Cuántos paneles necesitamos para desarrollar una potencia X kW?, la respuesta teórica sería sencilla.
Por ejemplo, supongamos que necesito 3 kW y cada panel tiene una potencia nominal de PN = de 200W. Para generar 3 kW de potencia en condiciones ideales de luz solar, necesitaría alrededor de 15 paneles solares de alta eficiencia. Es decir, 15 paneles x 200W = 3000W = 3kW.
Evidentemente, esto sería en condiciones ideales de luz solar. Sería cuando los paneles estuvieran trabajando al 100% de su potencia, cosa que solo puede ocurrir durante leves períodos de tiempo. Además, estas horas se reducirán bastante en invierno y, especialmente, cuando el día esté nublado.
Por tanto, si quiero disponer de una potencia de 3 kW en tiempo real, solo podría ser, en el mejor de los casos, durante unas pocas horas al día y siempre que se den las condiciones ideales de luz solar.
Paneles Necesarios Para Proporcionar una Energía de X kWh
La pregunta correcta no es cuánta potencia generar, sino cuánta energía consumir. Deberíamos preguntar: "¿Cuántos paneles necesitamos para cubrir un consumo de X kWh?
Se debe asegurar que los paneles solares proporcionen la suficiente energía para satisfacer el consumo que demanda la instalación receptora (kWh).
Los paneles necesarios para desarrollar 3kW no van a depender de la potencia (W) de estos, sino principalmente de la energía media (kWh) que consuma la instalación.
Supongamos 2 viviendas:
- Vivienda A: que consume un promedio de 3.000 W durante 12 horas cada día. El consumo de energía eléctrica diaria sería: Ediaria = P x t = 3 kW x 12h = 36 kWh. Y al mes: Emensual = 36 kWh x 30 = 1080 kWh.
- Vivienda B: que consume un promedio de 3.000 W durante 6 horas cada día. Como el tiempo se ha reducido a la mitad, el consumo de energía mensual será de la mitad: Emensual = 540 kWh.
Cuanto mayor sea el consumo eléctrico de una vivienda (vivienda A), mayor será la cantidad de paneles solares necesarios para cubrir esa demanda.
Por tanto, el número de paneles no va a depender de la potencia (W) que absorba la instalación receptora, sino más bien de la energía (kWh) que demande.
Aunque tuviéramos instalados paneles por valor de 3kW, esta potencia solo se alcanzaría en momentos puntuales del día. La mayor parte del tiempo, los paneles trabajarían a menor potencia (pocas veces estaremos en condiciones ideales de luz solar).
Potencia de los Paneles Solares y Potencia de la Instalación
Entonces nos podríamos preguntar: ¿Cómo voy a poder suministrar 3kW si los paneles no van a ser capaces de desarrollar siempre esa potencia?
O peor aún, ¿Cómo voy a poder desarrollar 3kW si la suma de potencia de los paneles instalados es inferior a 3 kW?
En la práctica, la potencia a suministrar por la instalación fotovoltaica va a repartirse entre los paneles solares, las baterías (si las hay), la red eléctrica de la compañía de suministro, etc. Es decir, que la potencia demandada no va a ser desarrollada exclusivamente por las placas solares.
Como consecuencia, lo que va a determinar el número de placas en una instalación fotovoltaica, no va a ser la potencia a suministrar P(W), sino principalmente la energía demandada (kWh) por la instalación.
Podemos verlo en estos 2 ejemplos: caso más habitual de una vivienda con o sin baterías (con contrato con compañía eléctrica), o caso menos frecuente de una vivienda aislada de la compañía eléctrica (sin contrato con compañía eléctrica).
Vivienda con o sin Baterías (con Contrato con Compañía Eléctrica)
Si la instalación demandase una potencia de 3kW, toda esa potencia sería desarrollada durante las horas solares por los paneles.
Si los paneles no tuvieran suficiente potencia, porque no hubiera suficiente radiación solar, o porque la potencia instalada fuera inferior a 3kW, una parte sería aportada por las baterías (si las hay) y, en último caso, por la compañía eléctrica.
Vivienda Aislada de la Compañía Eléctrica (sin Contrato con la Compañía Eléctrica)
En este caso sería necesario el uso de baterías. La potencia de esos 3 kW sería suministrada durante las horas solares por los paneles.
Si los paneles no tuvieran suficiente potencia, una parte sería aportada por las baterías. Y, en último caso, cuando estas se descarguen, por un generador eléctrico. En estas instalaciones se debe tener prevista la instalación de una fuente de alimentación alternativa.
Se observa que, en ambos supuestos, no es necesario que la potencia de los paneles sume 3 kW. Por tanto, el número de paneles no dependería de la potencia demandada por la instalación.
La potencia de los paneles y, por tanto, el número de estos, va a ser muy importante para cargar las baterías en menos tiempo, pero no tanto para poder suministrar esa potencia en sí, ya que parte de esa potencia será suministrada por las baterías, la red eléctrica pública, etc.
Y respecto a la pregunta de cuántos paneles solares necesito para una casa de una superficie determinada, podríamos decir que la superficie no determina el número de placas solares. Volvemos otra vez al mismo punto que antes: dependerá de la energía que vayamos a consumir E (kWh).
No obstante, es evidente que, cuanto mayor sea la superficie de la vivienda, más aparatos eléctricos conectaremos. También consumiremos más energía y mayor será el número de placas solares, pero no por la superficie, sino por el consumo de energía.
Conclusión sobre el Número de Placas Solares Necesarias
La potencia total de los paneles a instalar dependerá del tipo de instalación que estemos diseñando: instalación no autónoma o instalación autónoma.
Placas Solares Necesarias para Instalación no Autónoma o Conectada a la Red
En el caso frecuente de que nuestra instalación fotovoltaica tenga contrato con la compañía de suministro eléctrico, con o sin baterías, la potencia de los paneles a instalar será la que desee el usuario, pudiendo incluso ser de unos pocos centenares de watios, con el fin de reducir el coste de la factura eléctrica.
En el caso opcional de instalar baterías es cierto que, cuanta más capacidad (Ah) tengan nuestras baterías, más potencia tendremos que instalar en paneles, si queremos que se recarguen más rápido. No obstante, también influirá la energía media diaria (kWh) que se consuma en nuestra instalación.
En cualquier caso, nos puede servir de referencia lo que ya vimos en el apartado Cálculo de la Energía Media Diaria de 1 Panel. Allí calculamos la energía media que proporciona 1 panel, en Ah, para saber cuánto puede contribuir en la carga de la batería.
Sea cual sea la potencia de los paneles, cuando la generación de energía sea superior a la demanda del usuario, la energía eléctrica será consumida directamente de los paneles. Cuando la demanda supere a la producida por los paneles, parte será suministrada también por las baterías (opcionalmente) o por la compañía eléctrica.
Además, cuando la producción solar sea superior a la demanda, tendremos la opción de verter o inyectar la energía excedente de los paneles a la red eléctrica pública (autoconsumo con excedentes), pudiendo reducir más aun nuestra factura eléctrica.
Placas Solares Necesarias para Instalación Autónoma o Aislada de la Red
En este caso, la potencia de los paneles a instalar no va a ser la que desee el usuario, sino la que obtengamos por cálculo. Para ello, debemos calcular la potencia de los paneles, tal y como vimos en el apartado Cálculo del Número de Placas Solares.
Como vemos, no hace falta que la potencia demandada por la instalación deba ser desarrollada por los paneles. Es la energía E (kwh) que se consume en la instalación, la que va a determinar, principalmente, el número de paneles solares que necesitamos.
Como conclusión, a la pregunta general de “¿Cuántas placas solares necesito?”, responderíamos: No depende exclusivamente de la potencia de la instalación receptora P (W), ni de la superficie de la vivienda S (m2), aunque sí influyen, sino principalmente de la energía media E (kWh) que vayamos a demandar, dato de partida de cualquier diseño de instalación fotovoltaica.
Instalación de Paneles Solares
En la actualidad, las placas solares son ya una opción asequible y práctica para cualquier persona. A continuación, se muestran diferentes aspectos a tener en cuenta en la instalación de los paneles solares:
- Selección del tamaño de las placas solares: para determinar el tamaño adecuado de las placas solares, se evalúa la cantidad de energía requerida, ajustándose al espacio y las necesidades energéticas específicas. El diseño del sistema se adapta al entorno y requisitos individuales.
- Evaluación del espacio y diseño del sistema: un profesional capacitado y experimentado lleva a cabo la instalación de paneles solares, comenzando con una evaluación detallada del hogar o negocio. Se determinan los parámetros óptimos de tamaño, ubicación, inclinación y orientación, para maximizar la exposición solar.
- Proceso de instalación física: la instalación física implica asegurar los soportes de los paneles solares en la ubicación más adecuada. En una instalación básica, se conectan los paneles solares a los inversores y estos a la red eléctrica de la instalación receptora.
- Conexión a la red eléctrica y aprobación: en caso de verter el excedente de energía a la red pública, se debe obtener la aprobación de la compañía de suministro local. La conexión adecuada a la red eléctrica asegura un flujo eficiente de la energía generada.
- Consideraciones de tiempo y coste: la instalación de paneles solares puede variar en tiempo y coste, dependiendo de la complejidad del proyecto y las regulaciones locales vigentes. La planificación cuidadosa garantiza un proceso eficiente y conforme a los requisitos específicos del sitio.
Precios de los Paneles Solares
El precio de los paneles solares puede variar bastante, dependiendo de varios factores.
Precio según la Potencia y Calidad de los Paneles
Uno de los más importantes es la potencia del panel (W). Los paneles más potentes son más caros, pero también generan más energía. El tamaño y la calidad de los materiales también influyen en el precio.
En general, podemos encontrar paneles solares desde unos 70€ hasta varios cientos de euros. Los paneles más económicos suelen ser de menor potencia y calidad, pero pueden ser una buena opción si no necesitas generar mucha energía. Por otro lado, los paneles de gama alta pueden superar los 500€, pero ofrecen una mayor eficiencia y durabilidad.
Precio según el Tipo de Panel Solar
Otro factor a considerar es el tipo de panel solar. Los paneles monocristalinos suelen ser más caros que los policristalinos, pero también son más eficientes en espacios reducidos y generan más energía en condiciones de poca luz.
Esta mayor eficiencia puede justificar el coste adicional en ciertos contextos, especialmente en instalaciones donde el espacio es limitado o en regiones con menor intensidad de luz solar.
Costes Asociados a la Instalación
Además del precio de los paneles solares en sí, hay que tener en cuenta otros gastos asociados, como la instalación, el inversor, las baterías, el regulador, los cables, etc. (las baterías y el regulador son opcionales, según el tipo de instalación). En total, el coste de un sistema de paneles solares puede oscilar entre unos 2.000€ y 10.000€, dependiendo de la potencia y la calidad de los componentes.
Hay que tener en cuenta que las placas solares son una inversión a largo plazo que puede reducir significativamente nuestros gastos en electricidad. El precio variará en función de la potencia, la calidad y el tipo de placa, así como de los costes asociados a la instalación. No obstante, antes de tomar una decisión, se han de analizar nuestras necesidades y presupuesto.
Puedes ver el precio de los diferentes paneles solares aquí:
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