ENERGIA SOLAR – AUTOCONSUMO FOTOVOLTAICO

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es la energía obtenida directamente del sol. Para transformar la energía solar en eléctrica se utilizan los paneles solares, que están formados por células fotovoltaicas que captan la energía del sol (fuente de energía renovable) y la convierten en electricidad

Algunas de las aplicaciones de la energía solar son:

  • Convertir la energía solar en electricidad
  • Iluminación solar
  • Calentamiento del agua
  • Cargadores solares para dispositivos móviles
  • Sistemas de climatización

Instalaciones solares fotovoltaicas

Las instalaciones solares fotovoltaicas son sistemas que transforman la energía solar en electricidad a través de paneles solares. Estas instalaciones se componen de varias partes que vamos a describir a continuación:

  • Paneles solares
  • Reguladores de carga
  • Baterías
  • Inversores

Las instalaciones solares fotovoltaicas son una alternativa a los sistemas tradicionales de energía y presentan numerosas ventajas como:

  • Bajo coste de mantenimiento
  • No dependen de recursos no renovables
  • Reducción de la huella de carbono
  • Utilización de energía gratuita y disponible

Sistema fotovoltaico aislado para autoconsumo

¿Es posible el autoconsumo de energía eléctrica con paneles solares? La respuesta a esta pregunta es si

Se denomina sistema fotovoltaico para autoconsumo propio, una instalación aislada destinada para auto abastecerse de electricidad

Hemos escrito este post para una mejor compresión de este tipo de instalaciones eléctricas. Con el pretendemos que cualquier persona pueda comprender a grandes rasgos el funcionamiento de la energía solar fotovoltaica

Un sistema bien diseñado y con suficiente espacio para poder montar distintos paneles solares, puede cubrir nuestras necesidades de energía eléctrica

En las instalaciones aisladas de la red eléctrica se recomienda poder disponer de una ayuda externa de energía, como puede ser un grupo electrógeno

Estas instalaciones son muy recomendadas en viviendas aisladas, casas de campo y donde sea de difícil o un coste demasiado elevado la posible conexión a la red eléctrica existente

Se recomienda, antes de montar los paneles solares hacer un estudio detallado, el cual se estudiarán nuestras necesidades y usos que vamos a dar a la instalación eléctrica

Para poder dimensionar y saber que tipo de instalación fotovoltaica necesitamos, es conveniente saber el consumo de los distintos aparatos que queremos conectar a la instalación eléctrica. Y si dicha instalación autónoma puede cubrir nuestras necesidades de consumo en las condiciones más desfavorables (varios días nublados o lloviendo)

Que beneficios nos va a aportar la energía solar fotovoltaica

Los paneles solares son alimentados por una fuente inagotable de energía, la energía solar

La instalación solar fotovoltaica no genera emisiones de CO2

No genera ruidos molestos, como si puede hacerlo la energía eólica

Tampoco precisa de agua o viento para su funcionamiento. Solo necesita que sea un día soleado

Con la energía solar, se reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles

Las instalaciones solares precisan de poco mantenimiento para su funcionamiento y tienen una larga vida útil

Los picos de producción de la energia solar, coinciden en gran parte con las horas de mayor consumo eléctrico (durante el día)

Este tipo de instalaciones solares son modulables, es decir podemos aumentar el número de paneles solares o de baterías, según aumenten o disminuyan nuestras necesidades

Los paneles solares están diseñados para aguantar las inclemencias del tiempo (frío, calor, viento o nieve)

Los kits de autoconsumo solar son ideales para zonas donde no llegue la electricidad o sea muy caro la conexión a la red eléctrica existente

Los costes de los diferentes elementos que componen estos kits solares se abaratan con el tiempo, aumentando sus prestaciones

El montaje de estos tipos de kits solares, tiene un periodo muy interesante de amortización

Los kits de energía solar autoconsumo, nos permiten consumir la electricidad que generamos, ayudándonos a reducir y ahorrar en nuestra factura eléctrica

Si después de todas estas afirmaciones tiene dudas, puedes solicitar un estudio de viabilidad y asesoramiento personalizado realizado por algún técnico instalador cualificado, esto te permitirá ahorrar tiempo y dinero

Cualquier persona con conocimientos básicos en electricidad y un pequeño kit de paneles solares, más un manual, puede realizar una pequeña instalación solar fotovoltaica. Lo recomendable es que estos montajes sean siempre revisados y supervisados por un instalador cualificado para ello

 

¿Qué es un kit para autoconsumo?

Los kits de autoconsumo solar, son conjuntos de elementos de fácil instalación, estos en su montaje deben de ser revisados por algún técnico instalador cualificado. Para un correcto funcionamiento y montaje en óptimas condiciones de seguridad

Estas instalaciones solares de auto consumo no se conectan a la red eléctrica, y producen por si mismas la electricidad necesaria para su consumo

Estas instalaciones son autosuficientes, generan la energía eléctrica suficiente para cubrir nuestras necesidades básicas, se montan en viviendas, locales, casas de campo, pozos de agua …

Elementos que forman un kit con paneles solares para autoconsumo

¿Dónde comprar un kit para autoconsumo eléctrico?

Este tipo de kits de autoconsumo puedes adquirirlos en almacenes de material eléctrico, ferreterías o cadenas de bricolaje

Si no estas puesto a manipular la electricidad, nuestro consejo es que contactes con un instalador autorizado para el montaje de este tipo de instalaciones eléctricas

Elementos que forman un kit con paneles solares para autoconsumo

Vamos a hablar de los distintos componentes que conforman una instalación solar fotovoltaica aislada de autoconsumo

Los paneles solares o módulos fotovoltaicos (generador fotovoltaico)

El conjunto de paneles solares, son los elementos encargados de captar la radiación solar (luz que emite el sol) y transformarla en energía eléctrica de corriente continua (DC o CC)

Un panel solar consta de varias celdas solares conectadas entre sí, cada cuadrado es una celda. Cada celda solar nos proporciona una pequeña cantidad de energía. Todas ellas unidas nos ofrecen la cantidad suficiente de energía eléctrica aprovechable

La radiación solar. 4 horas de sol en los meses más desfavorables (invierno en Europa) y los meses más favorables (verano) hasta 7 horas dependiendo del país y su ubicación

Un panel solar consta de varias celdas solares conectadas entre sí

Fórmula para calcular la potencia

Potencia = Intensidad x voltaje      Vatios (W) = Amperios x voltios

Cómo conectar los paneles solares

Los paneles pueden ir conectados de distintas formas

Conexión en paralelo (positivo con positivo y negativo con negativo) este montaje hace que suba la intensidad y no varía el voltaje de la los paneles solares

Conexión en serie, esto se hace para aumentar el voltaje de los mismos, en este caso la intensidad no varía

Y conexión mixta, de esta manera ajustamos el voltaje y la intensidad a nuestras necesidades

Cada instalación solar puede ser distinta según su diseño. Para un mejor rendimiento de los paneles solares se recomienda una buena orientación solar o el montaje de seguidores solares, aunque estos últimos hacen que aumente el coste de la instalación solar

Conexión en serie. Se utiliza cuando queremos aumentar la tensión (el voltaje – V) de los paneles solares

Conexión en serie de paneles solares

Conexión en paralelo. Se utiliza cuando queremos aumentar la intensidad (amperaje – A) de los paneles solares

Conexión en paralelo de paneles solares

Conexión mixta. Se utiliza cuando queremos aumentar el voltaje y la intensidad del grupo de paneles solares. Conectándolos en serie y paralelo

Conexión mixta de paneles solares

El regulador de carga

El regulador se encarga de controlar la energía que llega desde los paneles solares fotovoltaicos, dependiendo de la luz del sol que estén recibiendo y el montaje que se haya realizado

El regulador se encarga de gestionar la energía que llega desde los paneles solares

También se encarga de adecuar el voltaje y gestionar la carga de las baterías o acumuladores, regulando la intensidad de carga y descarga a una determinada tensión nominal para prolongar su vida útil de las baterías

El regulador proporciona una salida de corriente continua a una determinada tensión nominal (12 o 24V en DC) para instalación eléctrica, esta puede ser utilizada en corriente continua o pasarla por el inversor para poder utilizar la electricidad en corriente alterna

El material y los aparatos que utilicemos deben de ser apropiados para ser utilizados 12 o 24 voltios en corriente continua según corresponda

Baterías o acumuladores eléctricos

Las baterías, son las encargadas de almacenar la energía eléctrica mediante un proceso electroquímico, energía producida por los paneles solares durante las horas de sol

También se encargan de proporcionarnos electricidad durante las horas sin sol. Este ciclo se repite todos los días

Las baterías se montan en instalaciones solares autónomas

 El funcionamiento de las pilas, baterías y paneles solares es idéntico.

Si unimos baterías o paneles en serie, sumamos los voltajes de los mismos y la intensidad no varía

Baterías o acumuladores eléctricos

Conexión en serie. Si unimos en serie varias baterías sumamos el voltaje, la intensidad no varía

Conexión en serie de baterías

Conexión en paralelo. Si unimos en paralelo varias baterías sumamos la intensidad, el voltaje no varía

Conexión en paralelo de baterías

Conexión mixta. Si unimos en paralelo y serie varias baterías aumentamos el voltaje y la intensidad

Conexión mixta de baterías en serie y paralelo

El inversor de corriente DC/AC

Se encarga de transformar la energía de los paneles solares (grupo fotovoltaico) o de las baterías, que llega desde el regulador en corriente continua y la transforma en corriente alterna para su consumo en la red eléctrica existente, electricidad idéntica a la que utilizamos en nuestras viviendas, para la iluminación, tomas de corriente y demás usos domésticos

Inversor de corriente DC/AC

Los inversores de las instalaciones solares en España y algunos países de Europa nos proporcionan una onda senoidal a 230V en corriente alterna y una frecuencia de 50Hz (hercios)

En América se suele utilizar una onda senoidal a 120V o 230V en corriente alterna y una frecuencia de 60Hz (hercios)

La ubicación de los inversores se realizará dentro de un armario estanco y cerrado, lo que hace que se reduzca y minimice el riesgo eléctrico

El consumo eléctrico son los distintos aparatos eléctricos que conectamos a la instalación eléctrica

Estos pueden ser de corriente continua o de corriente alterna. Estos dependerán si queremos conectarlos al regulador (DC) o al inversor (AC)

Consumos en corriente continua (DC). En las instalaciones de autoconsumo podemos utilizar electricidad directamente desde el regulador a un voltaje en corriente continua de 12 o 24 voltios sin necesidad de utilizar un inversor de corriente

Consumos en corriente alterna (AC). Para poder utilizar la electricidad en corriente alterna necesitamos que el inversor modifique la corriente continua que llega desde el regulador y la convierta en corriente alterna idéntica a la de nuestras casas (230V y 50Hz)

Estos dos tipos de corriente irán por líneas y cajas de conexión distintas e independientes (dos ramales separados), unas para la corriente continua y otras para la corriente alterna

En las siguientes imágenes podemos ver dos esquemas resúmenes del montaje de una instalación solar

Resumen del montaje completo de la instalación de autoconsumo. En el resumen, podemos apreciar los distintos elementos que conforman la instalación solar

Resumen del montaje completo de la instalación de autoconsumo

Esquema unifilar de una instalación solar fotovoltaica. En él, podemos apreciar los distintos elementos que conforman la instalación solar unidos por líneas de un solo trazo

Esquema unifilar instalación solar fotovoltaica

Las instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red

Las instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica son aquellas que no llevan baterías

El funcionamiento de estas instalaciones es idéntico al de las instalaciones aisladas que llevan baterías, pero sin ellas, lo cual abarata el coste y mantenimiento de la instalación eléctrica

Instalaciones solares fotovoltaicas conectadas a la red

Estas instalaciones deben de ser realizadas por personal cualificado, ya que inyectaremos corriente eléctrica a la red de distribución

Este volcado sin ningún control puede dañar la red eléctrica o causar problemas y riesgos al personal que la realiza mantenimientos sobre la red eléctrica de distribución

Los excedentes de energía que no se consumen se pueden vender a las compañías eléctricas. En cada país tienen sus propias normas sobre la energía excedente, compensación en la factura, pago por Kwh o ……

En el caso de plantearnos la venta de electricidad, debemos de analizar los gastos de este tipo de instalación y si compensa la inversión que tengamos que realizar

Este tipo de instalación debe ser un trabajo realizarlo por un instalador electricista cualificado

Las instalaciones solares conectadas a la red, son una buena alternativa en instalaciones industriales. Ya que las horas de mayor consumo eléctrico, coinciden con las horas de mayor producción de energía solar. Abaratando la factura de electricidad al reducir el consumo eléctrico

La gran mayoría de industrias posee un tejado amplio, ideal para montar placas solares ya que estas necesitan de grandes superficies para montar instalaciones solares fotovoltaicas altamente rentables

Resumen de algunas de las ventajas de la energía solar

La energía solar se utiliza en numerosas aplicaciones más allá de la generación de electricidad, como por ejemplo, en la agricultura o en la industria. Otras de sus ventajas son:

  • Reducción de costes en la factura de energía eléctrica
  • Reducción de emisiones de gases contaminantes
  • Mayor independencia energética
  • Mayor sostenibilidad

Identificación de los cables conductores en instalaciones solares

Para los dos sistemas de corriente utilizaremos distintos colores de cables. Desde los paneles solares hasta el inversor es corriente continua utilizaremos cables de colores rojo y negro

Y una vez modificada la electricidad en el inversor a corriente alterna, utilizaremos los colores de los cables de fase, marrón, negro o gris, amarillo/verde para la protección o tierra y azul para el neutro

Los colores de los cables en corriente alterna, dependerán del país de uso y la normativa vigente en el mismo

Colores de los cables eléctricos en corriente continua
Colores de los cables conductores en corriente alterna

El inversor alimenta la instalación eléctrica en corriente alterna, una vez salen los cables de inversor el resto de la instalación eléctrica es como en una casa, con onda senoidal a 230V y 50Hz (hercios) en España y Europa

Interruptor general automático (IGA) es un elemento de seguridad eléctrica, con capacidad de interrumpir la corriente sin ninguna actuación externa.

La función principal del interruptor general es proteger las líneas eléctricas de sobre intensidades debidas a corto circuitos o sobrecargas de la red

Diferencial (ID) es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos

Elementos de un panel eléctrico de 5 circuitos

Los interruptores magnetotérmicos, son dispositivos capaces de interrumpir la corriente eléctrica de los circuitos cuando estos sobrepasan ciertos valores máximos. Protegiendo la instalación contra cortocircuitos y sobrecargas.

Los circuitos eléctricos

Cada circuito deriva desde cada magnetotérmico del cuadro de la vivienda, de cada uno salen dos cables de alimentación y a ellos se les une uno de seguridad

Los cables de alimentación son: uno fase y otro neutro que alimentan los diferentes usos en una instalación eléctrica. Dependiendo del consumo variara la potencia del magnetotérmico y el tamaño de los cables.

El cable de seguridad es el de toma de tierra, este evitara que podamos sufrir descargas eléctricas.

La falta de toma de tierra también puede provocar descargas eléctricas, por ese motivo todos los aparatos que conectamos a la red eléctrica deberían de disponer de ella.

La toma de tierra es una forma de proteger a los usuarios de los receptores que conectamos a la red eléctrica.

Este cable en su parte final deriva a tierra en una pica o placa de cobre enterrada bajo tierra en el suelo de la vivienda. Esta pica de cobre ofrece poca resistencia, para que derive a tierra la electricidad que pueda recibir por medio de este cable de protección.

Como mínimo montaremos dos circuitos uno para iluminación y otro para tomas de corriente

C1 circuito destinado a alimentar los puntos de iluminación.

Instalar el cable de sección 1,5 milímetros cuadrados y magnetotérmico de 10A.

C2 circuito destinado a tomas de uso general y frigorífico.

Instalar el cable de sección 2,5 milímetros cuadrados y magnetotérmico de 16A.

Más información del resto de los circuitos en la página de instalaciones eléctricas en vivienda.

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