Instalación fotovoltaica en una vivienda unifamiliar. Inversión inicial y producción real: ¿es amortizable?

Sociedad Cooperativa, sin ánimo de lucro, para una movilidad más sostenible y un cambio de modelo energético.

Existe un gran desconocimiento y una gran curiosidad por las ventajas y desventajas de las instalaciones fotovoltaicas. En esta entrada pretendemos desmitificar creencias, exponer un caso real con datos objetivos y presentar los pros y contras de este tipo de sistemas, así como aportar consejos para sacar el máximo partido y rendimiento a estas instalaciones.

Por qué una instalación solar

Muchos son los artículos que confirman la viabilidad de una instalación solar y el gran ahorro que supone en una vivienda unifamiliar. Si bien es cierto que todos aportan datos muy genéricos, apuestan por un ahorro importante en la factura de la luz, pero ¿será tanto como para compensar la inversión inicial incluso en viviendas bastante eficientes en cuanto a consumo energético?

Características y dimensionado de la instalación fotovoltaica

¿Qué tipo de instalaciones fotovoltaicas existen?

Lo primero que debemos conocer en el mundo de la fotovoltaica son los tipos de instalaciones existentes. ¿Qué tipo de instalaciones hay? ¿Son todas con baterías? ¿Las inversiones son iguales para todas? ¿Cómo se calcula la que cada vivienda necesita? 

Existen distintos tipos de instalaciones, para resumir nos centramos en dos:

  1. Instalaciones sin baterías (on-grid): son instalaciones fotovoltaicas con menor inversión inicial que suponen un APOYO al consumo de red que realiza nuestra vivienda. Es decir, siempre que tengamos sol la instalación fotovoltaica ayudará en la medida que pueda (según la producción solar de cada momento) al consumo de la vivienda, pero si en un momento puntual la producción solar no es suficiente, la vivienda podrá consumir sin problema de la red eléctrica. Como consecuencia no se produce un ahorro tan importante porque se continúan pagando los gastos fijos de la factura de la luz, pero disminuiría el coste de la parte de consumo de la factura e, incluso, en muchas ocasiones estas instalaciones solares permiten bajar la potencia contratada para conseguir un ahorro extra en la factura. En estas instalaciones si se va la luz (por bajada del diferencial general de la vivienda o por problema de suministro) el inversor deja de funcionar y si necesitamos un pico puntual de mucha potencia (por utilizar varios electrodomésticos a la vez) la instalación solar NO nos “limita” el sistema como dicen las leyendas urbanas, simplemente se cogerá de la red eléctrica el suministro que la instalación fotovoltaica no pueda satisfacer. 
  2. Instalaciones con baterías (on-frid y off-grid): son instalaciones fotovoltaicas que disponen de baterías para poder “almacenar” la energía solar que la vivienda no está utilizando en las baterías. Podemos encontrarnos dos casos:
    • Instalaciones on-grid con baterías: son instalaciones que al igual que las comentadas anteriormente, continúan conectadas a la red eléctrica y se benefician del apoyo de la energía obtenida mediante los paneles solares y, además de tener las características de las instalaciones que comentábamos antes, disponen de baterías para poder almacenar el “sobrante” de energía solar que la vivienda no está consumiendo. De este modo, las viviendas que tengan este tipo de instalaciones tienen la ventaja de poder tener un consumo elevado en un momento puntual sin notar absolutamente ningún problema de abastecimiento porque continúan conectadas a la red eléctrica, sin embargo, en momentos en que no hay producción solar (por mal tiempo, por ser de noche, etc) disponen de dichas baterías para poder suministrar energía a la vivienda, evitando consumir de red en esos momentos. Hay que tener en cuenta que continúan pagando factura de la luz (los términos fijos y el consumo que se realice de la red eléctrica porque la instalación solar y las baterías no sean suficientes en algunos momentos).
    • Instalaciones off-grid con baterías: estas son las archiconocidas instalaciones “AISLADAS”. Son las soñadas por todos los que tienen energía solar. Son la expresión máxima de AUTOSUFICIENCIA. Disponen de baterías y NO están conectadas a la red eléctrica. Son las más difíciles de dimensionar porque aquí entran en juego TODOS los factores que influyen en el consumo de una vivienda y en la producción solar. Debéis tener en cuenta que en estas viviendas HAY QUE ADAPTARSE a la producción solar. Es decir, si no tengo las baterías cargadas por llevar varios días de mal tiempo e insuficiencia en cuanto a producción solar y no tengo producción solar en este momento, si tengo una necesidad impetuosa de consumo instantáneo NO VOY A PODER DISPONER DE ÉL. Por ello, estas instalaciones se estudian en profundidad para que la relación entre DIMENSIONADO de la instalación (tipo y número de paneles solares, tipo, número y capacidad de baterías y tipo de inversor solar), CONSUMO de la vivienda (al detalle) e INVERSIÓN realizada en la instalación esté equilibrada. En este caso, NO HAY FACTURA DE LA LUZ porque no dependemos de suministro eléctrico que provenga de la red, sino que estamos condicionados a nuestra propia instalación fotovoltaica. 

La idea de no depender de red eléctrica es muy golosa, pero cuando se analiza el consumo, lo que se necesitaría invertir en paneles solares, en baterías y en un buen inversor se determina que NO TODAS LAS VIVIENDAS pueden amortizar este tipo de instalaciones hoy en día.

¿Qué instalación necesitamos en cada caso?

Análisis de los consumos

Para analizar y decidir correctamente qué tipo de instalación se necesita (y podemos amortizar) lo primero que debemos realizar es un estudio de consumos.

En el caso del ejemplo que os presentamos, se disponía de varias facturas para ir estudiando las pautas de consumo, pero en los últimos dos meses había entrado en juego el vehículo eléctrico, por lo que habría que tener en cuenta el consumo del EV en el estudio.

Llegados a este punto, resulta muy interesante echar mano de la página de la distribuidora que corresponde a la vivienda en cuestión para adquirir los consumos REALES de la misma. Si no tienes claro cuál es la distribuidora que te corresponde por localización, te dejamos un mapa con la distribución en España. Ten en cuenta que nada tiene que ver tu distribuidora eléctrica con la comercializadora eléctrica. Las distribuidoras eléctricas no se escogen, están distribuidas de manera estanca para el territorio español.

Se debe tener en cuenta, también, que si se tiene una tarifa eléctrica con DISCRIMINACION HORARIA habrá provocado que los consumos se muevan considerablemente a la noche. Con lo cual, habrá que reflexionar si esos consumos pueden ser movidos a las horas de sol.

Os enseñamos los datos de nuestro ejemplo para el análisis de consumo.

Comentar que se tenía 4,6kW de potencia contratada, calefacción por bomba de aerotermia de 3kW y todos los electrodomésticos eléctricos, además de un coche eléctrico y otro en camino. La ubicación se encuentra en Galicia:

La columna “Pico de potencia” hace referencia al registro en el contador.

Durante los primeros meses se dispuso de luz de obra y la potencia contratada era 5,75kW. Al efectuar el cambio a luz definitiva se contrató 4,6kW y como puede observarse en los registros, durante el verano sobraba potencia y en invierno se aprovechaba la discriminación horaria para los consumos. Como comentábamos, será fundamental mover estos consumos nocturnos al día con la llegada de la instalación fotovoltaica (carga del coche, lavadora, secadora, etc).

El resultado extraído de esta tabla coincide con un consumo muy bajo en verano (sin contar con que se iba a añadir un segundo coche eléctrico) y un consumo más elevado en invierno. De primeras bastante pesimista, puesto que lo ideal para una instalación solar es invertir esa pauta y más en Galicia, donde los inviernos son duros en cuanto a nubosidad y los veranos son mucho más productivos en cuanto a fotovoltaica. Por tanto, la primera conclusión nos dice: no podemos realizar una inversión muy elevada porque realmente el partido se le va a sacar en verano, pero el invierno será muy dudoso.

 

Nuestra superficie disponible para instalar paneles solares

El siguiente paso consiste en calcular la superficie de la que disponemos para poder instalar paneles solares. Para este caso tenemos un tejado “plano”, con una inclinación de un 4% y está orientado a la perfección para una instalación solar, prácticamente al SUR TOTAL:

Tengamos en mente que los paneles tienen unas dimensiones normalmente de 1 x 2m ó 1,6 x 1m (según características de los mismos):

Para este caso, se disponía de espacio suficiente para instalar 12 paneles de 2x1m en la mitad del tejado (puesto que la otra mitad contiene la antena y, con ella, sombras y falta de espacio). En este caso se pretendía comenzar con 8 paneles y ampliar a 12 unos meses después (simplemente por motivos económicos).

La simulación de producción en función de los paneles que podíamos instalar y amortización general prevista

Fundamentalmente existen dos tipos de paneles solares: policristalinos y monocristalinos.

  • Los policristalinos son paneles con una gran eficiencia a pleno sol, pero su rendimiento se ve muy afectado negativamente en climas con muchas nubes, niebla, etc.
  • Los paneles monocristalinos producen muy bien en climas más bien nubosos pero se ven muy afectados negativamente por el calor que produce el sol sobre ellos.

Tratándose de Galicia, donde el clima anual suele ser nuboso, el mejor tipo de paneles son los monocristalinos. Cuando se realizó este estudio, acababan de salir a la venta los paneles de 390W de 2x1m, por lo que se utilizaron para hacer una predicción de producción solar con 12 paneles de 390W monocristalinos. Para ello, introducimos los datos en la web:

 

Se requiere conocer la latitud y longitud (pudiéndose extraer cómodamente de google maps), y los kW que se van a instalar en el tejado (12 paneles x 390W = 4680W, es decir, 4,68kW).

El siguiente dato importante es la inclinación que le daríamos a los paneles. En el ejemplo que os traemos hoy se prefirió sacrificar inclinación para poder evitar efecto vela intenso (teniendo en cuenta que cada año aparecen más temporales y más virulentos en la zona) y tener una instalación más segura, por ello, se introdujo una inclinación de 5 grados.

Finalmente el AZIMUT. Como comentamos antes, el tejado tenía orientación SUR, por lo que el AZIMUT era 0:

Por tanto, estos eran los datos para la simulación:

 Y estos los resultados:

Lo siguiente es cotejar la predicción de producción solar con los consumos.

Recordemos los consumos del año anterior completo (sin coche eléctrico hasta noviembre):

Predicción de producción solar para nuestras coordenadas, 4,68kW instalados con orientación SUR y 5º de inclinación:

Puede observarse que la predicción era muy dura para Enero, Febrero, Noviembre y Diciembre, pero muy holgada para los meses restantes, por lo que podía ser un inicio. Podía realizarse esta instalación e ir ampliando poco a poco según evolución.

Se observa también que según los cálculos de simulación, se predecía una producción entorno a unos 5000kWh anuales. En temas económicos, podríamos establecer una media por kWh de entre 3 y 13 céntimos en los que oscila el precio del kWh en PVPC, pero como el horario solar cubre parte de tarifa VALLE y parte de tarifa PUNTA iba a ser difícil extrapolar el ahorro. Si ponemos una media a la baja (decimos a la baja porque la mayor parte de la producción coincide en PUNTA) 10 céntimos por kWh, nos sale un resultado de 0,08€ (incluimos ahi el IVA) x 5000kWh = 400€ anuales SI UTILIZÁRAMOS TODOS LOS KWH PRODUCIDOS POR LA SOLAR. Esto lo ponemos en mayúsculas porque ES MUY DIFÍCIL aprovechar el 100% de la producción. Significaría tener siempre un consumo a la par que la producción que tenemos, y con 4,6kW instalados supondría tener un consumo elevadísimo y ajustado a lo que los paneles solares estuvieran produciendo.

De aquí sacamos tres lecturas:

  1. Se deben mover los consumos, hábitos y carga de coches eléctricos a momentos de producción solar.
  2. El ahorro no se consigue sólo en electricidad, sino que en nuestro caso iba a ser también en GASOLINA (o diésel). La amortización aumenta en gran cantidad puesto que hasta el momento se estaban pagando unos 160€ mensuales en gasolina que iban a ser ahorrados. Todo suma…
  3. Se va a necesitar aprovechar las horas de bajo consumo y alta producción solar para meter la “energía sobrante” en algún sitio. Y es aquí donde aparece el sistema de COMPENSACIÓN DE EXCEDENTES FOTOVOLTAICOS y los DERIVADORES DE EXCEDENTES FOTOVOLTAICOS.

A día de hoy la compensación de excedentes fotovoltaicos es una realidad aplicada ya en nuestra sociedad.

Es decir, legalizando la instalación con las características que corresponden podrían compensarnos económicamente los kWh no utilizados y vertidos a la red. Algo que suma un plus a la amortización de una instalación de este tipo.

 

El resto de componentes de la instalación fotovoltaica: el inversor

Una vez decidido el dimensionado de 12 paneles de 390W monocristalinos, debe analizarse qué inversor se va a instalar.

Los inversores fotovoltaicos desempeñan un papel muy importante. Se encargan de convertir la electricidad que generan los paneles solares para que pueda utilizarla la vivienda (los electrodomésticos, la iluminación y otros aparatos que tenemos en casa).

El inversor escogido en este caso es el SOLAX BOOST x1-5.0kW. 

A la hora de escoger el inversor es MUY IMPORTANTE valorar los límites máximos que permite. En el momento en que se va a iniciar la instalación sólo se suele tener en cuenta lo que se va a instalar, pero no las posibilidades de ampliación. Es muy importante que se valoren aspectos como el voltaje máximo que admite así como los kW aceptados para no limitarnos el día de mañana en caso de querer ampliar, salvo que no sea un problema para nosotros modificar el inversor cambiándolo por uno más potente (que, muy posiblemente, requiera también cambio de protecciones específicas).

Por ejemplo, analizando el solax junto a los paneles que escogidos:

Fijémonos en varias de las características:

En primer lugar el máximo recomendado de entrada son 5200W, con lo cual, diríamos que no podemos instalar más de 5200W en paneles solares. Sin embargo, en este caso no van a poder producir su máximo preestablecido porque estarán instalados a 5 grados. Eso limitará enormemente al panel. Cuando los paneles son de 390W (como el de este ejemplo), establece el fabricante que lo máximo que van a poder producir en condiciones ideales son 390W.

Es algo a tener en cuenta puesto que posiblemente a la larga veamos que para alcanzar 5200W podamos instalar más paneles de los que deberíamos si supiéramos que van a alcanzar siempre lo que determina el fabricante: para 5200W / 390W = 13,3. Por indicaciones del fabricante de los paneles máximo podríamos instalar 13 para el solax. Pero lo que os comentamos, posiblemente a 5 grados de inclinación los 5200W con 13 paneles NO llegue a alcanzarse nunca. Es algo a monitorizar y valorar a la larga.

En segundo lugar debemos fijarnos en el voltaje máximo admitido. El inversor nos muestra un máximo total de entrada de 600V. Esto significa que el fabricante no recomienda instalar en paneles solares un número tal como para superar 600V de entrada al solax. El voltaje máximo que nos marca el fabricante de los paneles que tenemos como ejemplo es de 49.3V. El voltaje se suma entre paneles porque los conectamos en serie, con lo cual: 12 x 49.3V = 591.6V. Parece que nos situamos ya en el límite que determinan para inversor (600V), sin embargo, en este sentido muchos profesionales que trabajan con este inversor recomiendan no tener en cuenta este factor pero sí el MPPT Voltage Range, es decir el voltaje máximo que permite el inversor por string. Los paneles se unen entre sí mediante cables (uno para el positivo y otro para el negativo). Esta unión genera una cadena y a esa cadena la denominamos string. Los inversores tienen entradas para un número determinado de strings. Los hay que sólo admiten uno, los hay que dos, etc. El solax, en nuestro caso, admite dos. En relación a esto, muchos usuarios haciendo caso de las recomendaciones de estos profesionales instalan paneles de tal manera que el total por string no supere los 580V, pero al igual que con la producción en W, el voltaje va a depender de las condiciones en las que se instalen los paneles. Habrá que ir controlando y monitorizando los valores para poder sacar conclusiones a la larga. De pronto, diríamos que poco más va a aceptar este inversor.

 

El resto de componentes de la instalación fotovoltaica: las protecciones, cables/mangueras y estructuras

  1. Las protecciones: para la instalación solar debemos incluir ciertas protecciones eléctricas de seguridad. En viviendas pequeñas y/o sin garaje/buhardilla puede instalarse el inversor en el exterior de la vivienda protegiéndolo con un habitáculo de ladrillo, por ejemplo, para que esté mínimamente aislado de la humedad e inclemencias meteorológicas. Esto hace que se facilite la instalación de las protecciones al no saturar el cuadro eléctrico principal de la vivienda y pudiendo separar (por seguridad) las protecciones de la parte de corriente continua de la parte de corriente alterna.
  2. Cable/manguera: La instalación fotovoltaica va a necesitar cable para conectar los paneles al inversor, para establecer la toma de tierra y manguera para conectar el inversor al cuadro de casa. Para la parte de corriente continua tomamos como referencia un cable RZ1-K 0,6/1KV verde de 6mm. A su vez, necesitamos también manguera de 3 hilos de 6mm libre de halógenos para conectar el inversor a las protecciones de corriente alterna y al cuadro de protecciones de la vivienda.
  3. Las estructuras para los paneles: las estructuras van a depender del tipo de tejado del que se disponga, el número de paneles que se instalen y el método de fijación que se escoja. Como os adelantábamos antes, en este caso y dadas las características del tejado (y lo reciente que era la construcción) se prefirió descartar el perforar la cubierta y escoger una opción con soportes de hormigón adheridos y reforzados con cable de acero. Las estructuras que se utilizaron fueron las coplanares, aunque en el mercado tenemos opciones que ya vienen con inclinación, tanto en estructuras en sí como en bloque de hormigón. Os dejamos algunos ejemplos:

Finalmente, la disposición fue la siguiente:

  1. Las protecciones.
  2. Cable/manguera.
  3. Las estructuras para los paneles.
  4. Resto de materiales: para ejecutar correctamente la instalación se utilizan tubos de PVC, tubo corrugado, picas de tierra, etc. Todo ello lo detallaremos a continuación en nuestro cuadro de presupuesto y gastos completos.

Ejecución del proyecto

El presupuesto: Enero 2018

Debemos tener en cuenta que en nuestro ejemplo se ejecutó la instalación por los propietarios de la vivienda y se legalizó con la supervisión de un instalador del sector, por lo que no incluimos una partida de MANO DE OBRA en la tabla. Habrá que añadir dicha partida en función del coste de instalación por parte de la empresa instaladora si es el caso.

Además, cabe destacar que hoy en día el precio de los materiales de fotovoltaica ha caído en picado. A día de hoy (2020) encontramos paneles de 405W por poco más de 100€.

Como podemos observar, alcanzamos un presupuesto de casi 3900€ en lo que se refiere a TODO el material necesario para Enero de 2018 para ejecutar una instalación de 4,68kW y un inversor de 5kW.

La instalación

La ejecución de la instalación, a groso modo, consiste en:

  • Instalar las estructuras en el tejado.
  • Disponer los paneles solares sobre las estructuras.
  • Conexionar los paneles entre sí, con el inversor y con la toma de tierra.
  • Instalar las protecciones que serán la unión entre paneles solares e inversor, y entre inversor y cuadro eléctrico principal de la vivienda.
  • Instalar el meter (medidor de consumo) en el cuadro eléctrico de la vivienda si es el caso. Este meter es fundamental en instalaciones de vertido cero o inyección cero. Sin este dispositivo los inversores inyectan a red todo lo producido y no aprovechado porque no disponen de datos de consumo de la vivienda para adecuar la producción.
  • Instalar los refuerzos finales que garanticen la seguridad de la instalación ante condiciones meteorológicas extremas.

Los resultados

Tras unos pocos días con 8 paneles inicialmente podíamos extraer las primeras conclusiones.

Los primeros dos días aprovechamos para cargar al máximo los coches. Se superaron los 20 kWh, lo cual supuso más de lo esperado. Sin embargo, con los coches cargados a tope ya no se requería tanta energía y la vivienda no tenia un consumo muy elevado. Al tener la inyección cero activada el inversor sólo abastecía a la vivienda de la energía demandada, evitando producir de más. De ahí los resultados tan negativos del tercer día.

Se continuó con 8 paneles desde Mayo de 2019 hasta Julio de 2019, cuando se pudo añadir otros 4 y dejar dos strings de 6 paneles cada uno:

Con los 12 paneles instalados ya podíamos observar la diferencia de producción respecto a 8 paneles.

Recordemos la tabla de predicción de producción con 12 paneles a 5 grados de inclinación a la derecha.

  • Vemos que a partir de Julio decae la producción teórica. Como en ese momento se instalaban 4 paneles más se esperaba mantener la producción con ese aumento del número de paneles.

 

Os dejamos a continuación las tablas de producción y consumo extraídas del inversor para 2019 y 2020.

  • “Consume Energy” es la energía consumida de RED (la que pagamos) y Self Use (es la energía producida consumida por la vivienda, la ahorrada en la factura de la electricidad). 

Vemos que, tal y como teníamos previsto, se mantuvo la producción de Agosto en adelante a pesar de que la predicción marcaba una caída (como comentábamos, equilibramos la caída añadiendo esos 4 paneles).  Si os fijáis, a medida que entraba el invierno disminuía la producción y aumentaba enormemente el consumo, tal y como habíamos previsto también y habíamos comentado en apartados anteriores.

La aerotermia tenía un peso importantísimo y para este ejemplo nos iba a pasar factura.

Vamos a establecer comparativa entre Mayo de 2019 con 8 paneles y Mayo 2020 con 12 paneles:

Como podéis ver, no parece que sean 4 paneles más, y cierto es, no lo son. En 2020 había 4 paneles más, cargador de vehículo eléctrico configurado para cargar SOLO con excedentes fotovoltaicos y dos coches eléctricos y derivador de excedentes perfectamente optimizado con el interacumulador de la bomba de aerotermia (que explicaremos en posteriores apartados de esta entrada).

Desde el verano de 2019 hasta el verano de 2020 se domotizó la vivienda en todos los sentidos: control de consumo, programación de electrodomésticos para utilizarlos con energía solar, control y gestión de encendido de luces, y un largo etc para convertir la vivienda en algo mucho más eficiente, consiguiendo curvas como la siguiente, con un porcentaje de aprovechamiento solar de un 100%:

Finalmente para cerrar este apartado y poder establecer una pequeña conclusión sobre la amortización real de la instalación tras un año de uso, podemos establecer que desde el 12 de mayo de 2019 hasta el 30 de noviembre de 2020 disponemos de los siguientes datos:

Producción solar

Consumos

En 2019 se produjeron 600kWh y hasta el mes completo de noviembre de 2020 acumulamos 2642kWh producidos. Es decir, un total de 3062kWh en un año y medio aproximadamente de producción solar.

Teniendo en cuenta la gráfica de consumo REAL para este periodo (imagen de la derecha), para un año y medio en los mismos meses que estamos comparando el acumulado el consumo es de 12485kWh

Basándonos en dichos datos, la energía fotovoltaica supone un 24,52% del consumo de la vivienda. No podemos valorar la amortización basándonos en compensación de excedentes porque para este ejemplo está todavía en trámites, por lo que nuestros resultados son lo más pesimistas posible.

Sin embargo, recordemos que la predicción nos vaticinaba unos 5000kWh anuales, es decir, 7500kWh en un año y medio… ¿Qué significa esto? Que si en año y medio hemos producido 3062kWh estamos todavía lejos del máximo real que podemos aprovechar.

La producción total predicha en año y medio de 7500kWh supondría un 60% del consumo total REAL de la vivienda en el mismo periodo

Esto nos deja claro que tenemos mucho margen de mejora para aprovechar la energía solar durante el día que ahora mismo, al tener activada la inyección cero y no verter a red, no se consume y, por tanto, no se produce. Y, además, este es el gran handicap de TODAS LAS INSTALACIONES SOLARES. Basándonos en nuestro ejemplo, podemos afirmar que invertir en una instalación fotovoltaica permite, de manera automática y natural, alcanzar un 24,5% del consumo en un lugar de poca producción (como es el del ejemplo, Galicia), pero para aprovechar realmente esta inversión hacen falta otros mecanismos de aprovechamiento de la energía que de por sí no se dan en una vivienda con sólo la instalación fotovoltaica.

En el siguiente apartado pasamos a hablar de estos mecanismos de aprovechamiento para elevar ese 24,5% y acercarlo al máximo posible al 60% teórico que se prevé para una instalación de este tipo.

Comparte en …

Scroll Up