Antes de empezar, queremos recomendarte este fantástico libro con el podrás calcular y diseñar todo tipo de instalaciones fotovoltaicas, así como aprender el funcionamiento de todos los componentes que las forman:
Libro Instalaciones Fotovoltaicas
Prmero veamos de forma resumida los 3 tipos de instalaciones fotovoltaicas
que existen, para posteriormente ver uno a uno con más detalle:
Las Conectadas a la red eléctrica (on
grid): La energía
creada por las placas fotovoltaicas (en corriente continua) se vuelca a la
red eléctrica (en corriente alterna) a través de un inversor.
Inyectan a la red todo lo que producen,
vendiendo la energía
generada a la compañía eléctrica de la red a la que se conectan.
Las Aisladas de la Red (off grid): La energía creada por las placas
fotovoltaicas (en corriente continua) se almacena en unas baterías, para
posteriormente a través de un inversor suministrarla a las cargas (receptores)
en forma de corriente alterna.
Suelen utilizarse para proporcionar suministro eléctrico a los consumos
(receptores) que se encuentran en zonas que no están conectadas a la red
eléctrica convencional, como en zonas rurales, sistemas de
telecomunicaciones, alumbrado público, señalización, pozos, etc.
Las Instalaciones de Autoconsumo:
Aunque pertenecen a las conectadas a la red, se estudian a parte porque no
tienen nada que ver una con la otra.
Las de autoconsumo son aquellas
instalaciones
conectadas a la red eléctrica y que además generan energía
eléctrica para consumo propio.
Con este tipo de instalaciones, si generamos más energía de la que
consumimos (
excedentes)
tenemos la posibilidad de
almacenarla, venderla, que nos compensen en la factura eléctrica o
simplemente no utilizarla.
Por otro lado el autoconsumo puede ser:
Autoconsumo Individual o Colectivo
Dentro de cada modalidad de autoconsumo, el autoconsumo podrá clasificarse
en individual, si solo existe un consumidor asociado a la instalación o
instalaciones de producción, o colectivo, si se trata de varios consumidores
asociados a la instalación o instalaciones de producción próximas.
Antes de ver cada tipo de instalación fotovoltaicas de forma más ampliada, veamos de forma muy resumida
los principales elementos que forman una instalación fotovoltaica
-
Paneles o Módulos fotovoltaicos: generan energía
eléctrica en corriente continua.
Para saber más visita:
Paneles Fotovoltaicos
-
Sistema de acumulación (baterías): almacena la energía
generada en los módulos.
Para saber más visita:
Baterías Fotovoltaica
-
Regulador: controla los procesos de carga y descarga de
la batería.
Para saber más visita:
Regulador de Carga Solar
-
inversor: convierte la corriente continua generada en
corriente alterna para suministrarla a los consumos (receptores).
Para saber más visita:
Inversor FotovoltaicoFotovoltaicas Conectadas a la Red
Si solo se hace referencia a las “Conectadas a Red” hablamos de las que se
conectan a la red eléctrica
con la única misión de vender toda la
energía producida, es decir las plantas generadoras fotovoltaicas.
La energía creada por las placas fotovoltaicas en corriente continua se
vuelca a la red eléctrica en corriente alterna gracias a un inversor.
Tienen la ventaja de que el periodo de mayor generación coincide con el de
mayor demanda de energía, ya que es durante el día cuando se producen los
mayores consumos y también cuando más energía genera la instalación.
Los elementos necesarios son:
- Paneles fotovoltaicos.
- Protecciones del lado de continua.
- Inversor.
- Protecciones del lado de alterna
Su funcionamiento básico sería que el sol incide sobre las placas
fotovoltaicas que producen electricidad en forma de corriente continua, el
inversor transforma de corriente continua en corriente alterna, esta
corriente alterna tiene las mismas características de tensión y frecuencia
que la red eléctrica, por ejemplo en España 230V de tensión y 50Hz de
frecuencia.
Realmente la tensión del lado de corriente alterna del lado del inversor es
ligeramente superior a la tensión de AC de la red, esto es así para que la
corriente circule hacia la red y no hacia el inversor.
Recuerda que la corriente eléctrica circula siempre desde el lado de más tensión
al de menos.
Los módulos o paneles fotovoltaicos son los mismos que en las instalaciones
aisladas, pero los inversores deben tener las siguientes características:
- Disponer de un sistema de medida de energía consumida y generada (contador
eléctrico)
- Ser capaz de interrumpir o reanudar el suministro eléctrico en función de
la energía generada por los módulos fotovoltaicos.
- Adaptar la energía generada en corriente alterna a las características de
la de la red a la que se inyecta.
Antes de enviar la energía generada a la red es necesario contabilizarla
mediante un contador eléctrico, para luego saber la cantidad de energía
vendida.
Es imprescindible que haya una red de corriente alterna colocada en el lado
de alterna del inversor, pueden haber también cargas (autoconsumo), pero
siempre tiene que haber una red eléctrica.
Las llamadas centrales fotovoltaica pertenecen a este tipo de instalaciones,
pero no son las únicas, ya que pueden ubicarse en edificios, sobre todo en
aquellos con espacio disponible en sus cubiertas (tejados).
Otras posibles zonas urbanas donde pueden implantarse son en la fachadas de
los edificios y en los aparcamientos al aire libre, aprovechando la buena
facilidad de integración que tienen los módulos fotovoltaicos.
hoy en día el precio que se cobra por la energía generada puede ser
por dos caminos:
- La venta, directamente, en el mercado diario de electricidad.
- La comercialización mediante un contrato PPA (Power Purchase Agreement),
esto es un acuerdo de compraventa directo entre los usuarios que reciben la
electricidad y los proveedores.
Un
PPA (Power Purchase Agreement) es un acuerdo de
compraventa de energía limpia a largo plazo desde un activo concreto y a un
precio prefijado entre un desarrollador renovable y un consumidor, por lo
general, empresas que necesitan grandes cantidades de electricidad o entre
un desarrollador y un comercializador que revenderá la energía.
La firma de un PPA podría entenderse como la venta de un proyecto y sus
atributos medioambientales (Garantías de Origen): es un compromiso que
permite
al desarrollador renovable tomar una decisión de inversión
bajo criterios de rentabilidad vs. riesgo y/o conseguir la
financiación necesaria para ejecutar el proyecto.
Fotovoltaicas Aisladas de la Red
Como ya vimos, en este caso la energía creada por las placas fotovoltaicas
(en corriente continua) se almacena en unas baterías, para posteriormente a
través de un inversor suministrarla a las cargas (consumos) en forma de
corriente alterna.
Hay algunas instalaciones aisladas que no llevan baterías, se llaman
aisladas con sistema de conexión directo, es decir solo
proporcionan la energía generada en ese momento.
Algún ejemplo de este tipo son los cargadores de móviles públicos, las
señales alimentadas por placas fotovoltaicas, etc.
Las que llevan baterías son las
aisladas con acumulación.
Los elementos necesarios en las instalaciones aisladas son:
- Paneles fotovoltaicos.
- Protecciones del lado de continua.
- Cargador.
- Baterías.
- Inversor/Cargador.
- Generador (opcional).
- Protecciones del lado de alterna.
Su funcionamiento básico es el siguiente, el sol incide sobre las placas
fotovoltaicas que producen electricidad en forma de corriente continua, el
cargador regula y controla la circulación de corriente continua desde los
paneles hacia las baterías para su almacenamiento.
El inversor convierte la corriente continua de las baterías en corriente
alterna con unas características concretas de tensión y frecuencia
(normalmente 230v - 50hz) para alimentar las cargas.
En el lado de alterna de este tipo de inversor no puede haber conectada una
red eléctrica, solo cargas aisladas.
También pueden alimentar receptores de corriente continua desde el inversor
o cargador.
Las baterías son fundamentales en este tipo de instalaciones, ya que se
utilizan para almacenar la energía generada por el día para poder utilizarla
durante la noche o cuando la potencia consumida es superior a la que
generamos en los módulos en ese momento.
También se permite conectar en el lado del inversor grupos electrógenos,
generadores diesel o eólicos para suministrar la energía adicional que las
cargas solicitan cuando las baterías no pueden aportarla.
Además estos mecanismos de ayuda se pueden utilizar para cargar las baterías
por el lado del inversor.
Cuando llevan este tipo ayuda se llaman "
Instalaciones Fotovoltaicas
Híbridas".
Las principales aplicaciones de las instalaciones fotovoltaicas aisladas
son:
- Electrificación de viviendas en zonas rurales aisladas
- Señales viarias, Rótulos, etc.
- Alumbrado Público
- Bombeo de Agua
- Sistemas y Torres de Telecomunicaciones
- Satélites Espaciales para alimentar sus equipos.
- Juguetes
- Parquímetros
- Cargadores de Móviles Públicos, etc.
Y muchas más.
Aquí tienes un ejemplo de la instalación fotovoltaica aislada para una
vivienda:
Fotovoltaicas de Autoconsumo
Recordamos que son aquellas instalaciones
conectadas a la red
eléctrica
y que
generan energía eléctrica para
consumo propio.
Con este tipo de instalaciones, si
generamos más energía de la que
consumimos (
excedentes) tenemos la posibilidad de
almacenarla, venderla, de que nos compensen en la factura eléctrica o
simplemente no inyectarla a la red eléctrica y no hacer nada con ella.
Para acogerse a cualquier modalidad de autoconsumo es necesario que el
consumidor o consumidores asociados dispongan de un contrato de suministro
de electricidad.
Podrán instalarse elementos de almacenamiento asociados a las instalaciones
de producción en todas las modalidades de autoconsumo, por ejemplo, con
almacenamiento de energía por baterías.
Tenemos
2 tipos de Autoconsumo, Con y Sin Excedentes:
Autoconsumo SIN excedentes
Instalaciones de autoconsumo conectadas a la red de distribución o
transporte que disponen de un sistema antivertido tal que
impida la
inyección de energía eléctrica excedentaria a la red de transporte
o de distribución.
Con esta modalidad, el beneficio o ahorro generado será el que
obtengamos por
consumir la mayor cantidad posible de energía de la
instalación fotovoltaica y no de la red eléctrica.
Autoconsumo CON excedentes
Instalaciones que, además de suministrar energía eléctrica para autoconsumo,
pueden inyectar energía excedentaria en las redes de transporte y
distribución.
A este grupo pertenecen las instalaciones de producción próximas y asociadas
a las de consumo (tanto en red interior como las que utilicen la red de
distribución o transporte).
Dentro de este grupo las instalaciones
CON
excedentes pueden ser a su vez de
2 tipos diferentes:
Autoconsumo CON excedentes ACOGIDA A
COMPENSACIÓN
Instalaciones de autoconsumo con excedentes, en los que productor y
consumidor optan por acogerse al sistema de compensación de excedentes.
El consumidor utiliza la energía procedente de la instalación de autoconsumo
cuando la necesita,
pudiendo comprar energía de la red en
los momentos en que esta energía no sea suficiente para satisfacer su
consumo eléctrico.
Cuando no se consuma la totalidad de la energía procedente de la
instalación Fotovoltaica de autoconsumo ésta puede inyectarse a la red y, en
cada periodo de facturación, la factura emitida por
la
comercializadora compensará la energía excedentaria vertida
a la red valorada al precio medio del mercado horario menos el
coste de los desvíos (para consumidores PVPC) o
al precio acordado
con la comercializadora.
En ningún caso el resultado podrá ser negativo.
Cualquier instalación fotovoltaica que quiera acogerse a la modalidad de
“Con excedentes acogida a compensación”, es necesario
que cumplan
TODAS las condiciones siguientes:
i. La fuente de energía primaria debe ser de origen renovable.
ii. La potencia total de las instalaciones de producción asociadas no será
superior a 100 kW.
iii. En su caso, el consumidor haya suscrito un único contrato de suministro
para el consumo asociado y para los consumos auxiliares con una empresa
comercializadora.
iv. El consumidor y productor asociado hayan suscrito un contrato de
compensación de excedentes de autoconsumo definido en el artículo 14 del
Real Decreto 244/2019.
v. La instalación de producción no esté sujeta a la percepción de un régimen
retributivo adicional o específico.
Esta modalidad
es las más utilizadas hoy en día en las viviendas
particulares, ya que permiten reducir mucho la factura de la luz.
Hoy en día la mayoría de las instalaciones en las viviendas son de este
tipo, ya que permiten reducir bastante la factura de la luz.
¿Cómo se Cobran los Exedentes?
Los excedentes de autoconsumo se calculan al final de cada periodo de
facturación, cuando se lleva a cabo la lectura del contador eléctrico
bidireccional.
Nota: en el 2023 el precio medio del kWh vertido a red en España varía en
torno a los 0,10 €/kWh.
De esta forma, se descuentan los excedentes energéticos del importe de la
energía consumida de la red.
Se pueden dar 2 casos:
1. El consumidor
tiene contratado el suministro con una
comercializadora de referencia =
mercado regulado
y que popularmente es conocida por tarifa de la luz «
por horas»:
La energía comprada de la red será valorada al precio del PVPC (Precio
Voluntario para el Pequeño Consumidor).
El precio del excedente energético cambia cada hora y cada día y ofrece 24
precios €/kWh diarios.
La energía inyectada será valorada al precio medio horario menos el coste de
los desvíos (CDSVh) definidos en el RD 216/2014. Se determina según la
oferta y la demanda del mercado.
Para poder acogerte a ella debes tener contrato con una Comercializadora de
Referencia* y que tu potencia no supere los 10 kW.
2. El consumidor
tiene contratado el suministro con una
comercializadora libre =
mercado libre
Puedes encontrar distintos tipos de tarifa según la comercializadora con la
que contrates.
Algunas ofrecen un
precio fijo del kWh, otras por tramos
horarios de forma similar al PVPC («indexadas»), etc.
La mayor diferencia respecto al mercado regulado es que puedes contratar la
potencia que estimes oportuno sin la limitación de 10 kW, y además, puedes
firmar un precio por el kWh de antemano.
El excedente devuelto a la red será valorado al precio acordado entre la
comercializadora y el consumidor.
El precio de excedentes de autoconsumo en el mercado libre y suele estar en
torno a los 0,10 €/kWh.
Una nueva modalidad que se está poniendo de moda es la llamada "con
batería virtual".
Por ejemplo, la tarifa con batería virtual te permite compensar en la
factura del período, los excedentes que generes a un precio fijo, por
ejemplo de 0,10€.
El importe que supere el límite de compensación, es decir que no puede ser
valor negativo, ahora no lo pierdes gracias a la batería virtual.
Este importe no compensado por los excesos de excedentes se te acumulará en
forma de saldo en la batería virtual, y se te devolverá en forma de
descuento en las siguientes facturas.
Autoconsumo CON excedentes NO ACOGIDA A
COMPENSACIÓN
En esta modalidad no habrá una compensación en forma de descuento en la
factura de la luz, sino que
la energía que no se haya consumido se
venderá a la comercializadora al precio actualizado del mercado
eléctrico.
Esta última modalidad, que puede parecer más rentable,
no está
diseñada para instalaciones de viviendas, ya que no se generan
suficientes excedentes para que la venta de esa energía sea rentable.
Suele contratarse
en instalaciones con potencias superiores a 100Kw
y suponen en muchos casos un gran beneficio para aquellas
industrias
con consumos elevados de electricidad y cubiertas con superficies grandes.
En ellas, la instalación de paneles fotovoltaicos con una capacidad superior
a 100 kW permitirá vender los excedentes al acogerse a esta modalidad y, de
este modo, facilitar el retorno a la inversión.
Aqui te dejamos un esquema:
Por último, si quieres aprender todos los componentes de una instalación fotovoltaica, su cálculo y diseño te recomendamos el siguiente fantástico libro:
Libro Instalaciones Fotovoltaicas
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