Las instalaciones solares aisladas de la red en el sector residencial son frecuentes en hogares edificados lejos de las grandes ciudades, parajes naturales o, sin ir más lejos, en fincas rusticas y casas rurales de nuestro país.
Podríamos considerar también aquí las instalaciones fotovoltaicas en elementos móviles como caravanas y autocaravanas que, por razones obvias, tampoco pueden recurrir a la red eléctrica convencional.
Sin pretender elaborar una guía técnica, desde SOLARIX consideramos que es positivo tanto para ti como cliente, como para nosotros como empresa, aportar al menos unas breves nociones básicas sobre el esquema y los componentes de las instalaciones aisladas de autoconsumo.
Tensión de trabajo de una instalación solar aislada residencial
Uno de los primeros condicionantes a la hora de dimensionar el sistema fotovoltaico aislado de tu vivienda es saber a qué voltaje va a trabajar, ya que de ello dependerá la selección de todos los equipos, que deben trabajar al mismo voltaje.
- Para consumos pequeños, como una caseta con algunas bombillas y un televisor (potencia del generador FV hasta 500 W), las instalaciones de 12V funcionan de forma óptima.
- En el caso de consumos medianos, como viviendas vacacionales o de fines de semana con algún electrodoméstico adicional (potencia del campo FV entre 500-1000 W), pueden plantearse sistemas de 24V.
- Si se trata de viviendas habituales, y por ende con consumos más elevados que pasan a incluir elementos como la nevera, el horno o depuradoras (potencia del campo fotovoltaico de más de 1kW), debemos optar siempre por una instalación a 48V.
¿Qué componentes tiene una instalación solar fotovoltaica aislada residencial?
La variedad en cuanto a componentes y esquemas de funcionamiento de una instalación fotovoltaica aislada es bastante mayor que en las instalaciones conectadas a red.
Por lo tanto, no pretendemos reproducir aquí todas las opciones posibles. Con todo, en el caso de una instalación residencial, vendría a ser algo así:
- Paneles solares fotovoltaicos
- Estructuras
- Regulador
- Cargador (opcional)
- Inversor de aislada
- Batería (obligatorias, a diferencia del autoconsumo conectado a red)
- Grupo electrógeno o generador (opcional)
Hay que tener en cuenta que esto no es aplicable a las instalaciones aisladas de menor tamaño, como pueden ser las que abastecen a un bombeo solar directo, o a una depuradora solar, que se alimentan generalmente del consumo instantáneo que produce el sistema aislado de paneles solares… sin almacenar energía, y operativas por tanto única y exclusivamente en aquella franja horaria en la que dispongamos del suficiente recurso solar.
Paneles solares y estructuras
Las placas o paneles fotovoltaicos generan electricidad al captar los fotones del sol, gracias al efecto fotoeléctrico.
Se instalan sobre la cubierta o en el suelo debidamente nivelado y compactado. En el mercado existen numerosos modelos y marcas, paneles monocristalinos y policristalinos, de célula partida, etc.
La estructura soporte además de fijar y anclar los módulos solares, permite dotarlos de una inclinación fija y optima que en el caso de sistemas aislados o autónomos (off-grid) se recomienda que sea la siguiente:
- 20º mayor que la latitud, para instalaciones fotovoltaicas de función prioritaria en invierno.
- 15º mayor que la latitud para instalaciones autónomas de funcionamiento más o menos uniforme durante todo el año.
- Igual que la latitud para instalaciones aisladas de funcionamiento prioritario en primavera y verano.
No obstante, dado que las placas a más inclinación producen más «efecto vela» (algo a evitar si se reside en una zona de vientos fuertes), y como la pequeña pérdida de rendimiento por no dotarlas de la inclinación óptima se puede compensar facilmente instalando unas pocas unidades adicionales, lo más común es fijar los paneles fotovoltaicos de forma “coplanar”. Es decir, con la misma orientación y ángulo del tejado.
Los paneles pueden ser de 36 células (12V) o de 72 células (24V), trabajando en conjunto con un regulador PWM. Si se opta por paneles de “conexión a red”, como se conoce a los paneles de 60 células, deberemos optar por un regulador MPPT.
Regulador de carga
El regulador es un dispositivo imprescindible en las instalaciones aisladas de la red. En esencia, controla el proceso de carga de los acumuladores.
Para pequeñas viviendas y consumos esporádicos, se emplean reguladores PWM, menos eficientes pero también más asequibles. Por el contrario, en el caso de viviendas habituales aisladas de la red, se utilizan los conocidos como reguladores MPPT que maximizan la producción.
Inversor de aislada
El inversor en una instalación aislada convierte la corriente continua procedente de la batería (a 12, 24 ó 48V, dependiendo del sistema) en corriente alterna a 230 V.
Para instalaciones aisladas residenciales, podemos encontrar en el mercado “inversores 3 en 1”: regulan la carga, por lo que ya no es necesario instalar un regulador (inversor híbrido), actúan como inversor y además pueden cargar las baterías desde un generador (inversor-cargador).
Obviamente, al tener que realizar todas estas funciones, son menos eficientes en cada una de ellas que disponer de equipos especializados por separado, pero por su sencillez de funcionamiento pueden suponer una muy buena solución.
Cargador de baterías
Normalmente, es deseable que podamos cargar las baterías desde un grupo electrógeno (generador), aunque no es un elemento indispensable en el esquema de la instalación.
De eso se encarga el cargador, que debe ser compatible con la tensión y el tipo de batería que empleamos.
Hoy en día hay inversores híbridos o inversores cargadores que llevan el cargador de baterías integrado. Además están dotados con relés para el arranque automático del generador por señal eléctrica (siempre y cuando el grupo electrógeno tenga esta funcionalidad).
Baterías
Las baterías o acumuladores son imprescindibles en los sistemas aislados de la red. Gracias a ellas, podemos consumir en diferido la energía generada a lo largo del día para poder satisfacer nuestra demanda.
El dimensionamiento del banco de baterías es también una tarea compleja, ya que salvo que se trabaje con litio, no suele ser aconsejable ampliarlo hasta que cumplan con su vida útil y nos veamos obligados a cambiar todo el banco de baterías.
Existen diferentes tipos de baterías que pueden ser idóneas para una instalación fotovoltaica aislada (con o sin grupo electrógeno) dependiendo de cada caso en particular:
- Baterías monoblock: son las más asequibles, pero tienen una vida útil muy reducida, de unos 3-5 años. No deben instalarse nunca en lugares cerrados, ya que producen vapores tóxicos.
- Baterías de ciclo profundo: son muy similares, pero han sido concebidas para un uso más intensivo y su vida puede llegar a los 7 años aproximadamente.
- Baterías AGM: también conocidas como “sin mantenimiento”. Se tratan por lo tanto de baterías seguras y con una larga vida útil (8 años), que aunque son más costosas, pueden instalarse en hogares, caravanas, etc.
- Baterías estacionarias: pueden ser OPZS, TOPZS o OPZV y son las más adecuadas para bancos de baterías de viviendas habituales y con un cierto consumo. Se componen de vasos de 2V y pueden disponer de grandes capacidades para aportar la autonomía deseada. Son las más costosas pero a su vez las que tienen mayor vida útil – 20 años.
- Baterías de litio: la tecnología de baterías estrella en el sector residencial. A diferencia de sus homólogas para conexión a red a Alto Voltaje, se trata de baterías de litio de 48V. Poseen las mejores cualidades en cuanto a vida útil, densidad energética o profundidad de descarga.
¿Por qué realizar una instalación solar aislada residencial?
Si no puedes disponer de red eléctrica en tu vivienda, la otra opción es abastecerse mediante un grupo electrógeno. Pero los generadores presentan muchas problemáticas de cara a emplearlos como un elemento principal de la instalación y no como soporte auxiliar:
- Consumo considerable de combustible.
- Ruido, olores y vibraciones.
- Mantenimiento: cambios de aecite, filtros, revisiones…
- Solo es posible emplearlos un determinado número de horas de forma continuada.
De hecho, en una vivienda aislada, lo usual con los generadores es disponer de un cargador y unas baterías para no operar todo el rato con el generador en marcha.
Dar el salto hacia la fotovoltaica no supone una inversión mucho mayor, y en cambio supone menos costes a largo plazo, es más limpio y respetuoso con el medioambiente, y no genera ruidos.
El autoconsumo residencial aislado en cifras
Ahora que ya sabes qué elementos posee una instalación y las ventajas que aporta, te interesará saber sin son durables, si requieren de un mantenimiento complejo… o en cuánto tiempo se amortiza una instalación de autoconsumo fotovoltaico aislada para tu hogar.
- Inversión: muy variable, en función del tamaño de la instalación, desde 3.000 euros hasta 15.000 o más si los consumos requieren de un gran banco de baterías.
- Vida útil y mantenimiento: las baterías son el elemento más sensible, tanto en vida útil como en mantenimiento. El resto de elementos puede durar entre 25-30 años. Las baterías, entre 4 y 20 años, dependiendo del tipo y capacidad instalada. No obstante, si pretendemos elevar la durabilidad de la instalación y minimizar el mantenimiento, podemos optar por baterías AGM o de litio.
Si dispones de una nave industrial, hotel rural, explotación agrícola o ganadera, o cualquier otro tipo de empresa o industria, con o sin conexión a la red eléctrica, entonces tal vez te interese una instalación solar fotovoltaica para cubierta industrial. Haz clic en la categoría correspondiente, o su imagen, para ampliar información.
