Muchos propietarios de viviendas están optando por utilizar el sistema de energía solar fotovoltaica, conocido como solar FV, para reducir sus facturas y mitigar su impacto en la sociedad, ya que el precio de la electricidad sigue disparándose y los efectos del cambio climático son cada vez mayores. Esta guía completa le familiarizará con todo lo que debe saber sobre la energía solar fotovoltaica, incluyendo los detalles sobre los aspectos de la instalación, los costes, los ahorros y el mantenimiento. Tanto si busca energía solar por primera vez como si se prepara para "cambiar a la energía solar", esta guía le orienta sobre lo que necesita saber sobre la energía solar FV para su hogar. Le explicaremos todos los términos, le guiaremos a través del procedimiento y le revelaremos cómo utilizar la energía del sol.
¿Qué es la energía solar fotovoltaica (solar FV)?
La energía solar fotovoltaica (solar FV) es una tecnología que convierte la luz solar en electricidad mediante células solares. Estas células contienen capas de material semiconductor, generalmente silicio. Cuando el sol incide sobre la célula, los fotones energizan los electrones del semiconductor, lo que provoca su movimiento a través de él y la creación de energía eléctrica de CC.
Todo el sistema fotovoltaico implica muchas partes, como módulos o paneles fotovoltaicos que tienen células solares en su interior; uno o más inversores que convierten la salida de CC en CA (corriente alterna); equipos de montaje y bastidores; cables y conexiones eléctricas; y a veces baterías para el almacenamiento de energía. El sistema puede conectarse a una red eléctrica existente o funcionar de forma autónoma en zonas remotas.
Dado que son sistemas modulares con muchas piezas que se pueden ensamblar de diferentes maneras según las necesidades, es posible tener cualquier número de paneles solares para una casa o negocio. Al añadir más paneles y ampliar el tamaño total del sistema, se puede generar más electricidad. Los módulos individuales suelen tener potencias nominales de entre 250 y 400 vatios, mientras que las instalaciones comerciales o a escala de servicios públicos alcanzan los megavatios.
Componentes clave de un sistema solar fotovoltaico
Hay varios componentes clave que constituyen un sistema solar fotovoltaico completo. Estos son:
Células fotovoltaicas
Son los dispositivos que convierten la luz solar en electricidad. Las células individuales se conectan y encapsulan en módulos o paneles solares. A continuación, se presentan dos tipos de tecnologías de uso común:
- Silicio monocristalino: Producido a partir de un único cristal de silicio en forma cilíndrica. Tienen las tasas de eficiencia más altas, pero también son más caros.
- Silicio policristalino: Fabricado a partir de muchos fragmentos de silicio fundidos. Tienen una menor eficiencia, pero también cuestan menos.
También se pueden utilizar células de capa fina, donde se aplica una fina capa de material fotosensible sobre un sustrato como vidrio o acero inoxidable. Los paneles de capa fina flexibles son ligeros.
Inversores
Los inversores cambian la corriente continua (CC) producida por los paneles solares en electricidad de corriente alterna (CA) para su uso en el hogar o la oficina. Los sistemas conectados a la red emparejan la fase con la energía de la red y devuelven el exceso de energía solar. Los siguientes son ejemplos:
- Microinversores: Pequeñas unidades instaladas en cada panel para maximizar su producción.
- Inversores de cadena: Inversores individuales para una cadena de paneles.
- Inversores centrales: Grandes inversores para arreglos a escala de servicios públicos.
Bastidores, cableado y otras piezas
Los sistemas de bastidores o montaje fijan los paneles solares de forma segura en un ángulo óptimo. Los montajes de techo se atornillan a las vigas del techo, mientras que los montajes de suelo se anclan a la tierra. El cableado eléctrico, los interruptores de desconexión y las cajas combinadoras llevan la energía del conjunto a los inversores, mientras que los sistemas de monitoreo rastrean el rendimiento del sistema.
Cómo funciona la energía solar fotovoltaica
Los sistemas solares fotovoltaicos (FV) convierten la luz solar directamente en electricidad mediante un proceso fascinante. Cuando la luz solar incide en los paneles solares, que están compuestos por muchas células fotovoltaicas individuales, excita los electrones dentro del material semiconductor de las células, típicamente silicio. Esta excitación hace que los electrones fluyan, creando una corriente eléctrica. Las células se conectan en configuraciones en serie y en paralelo para formar un panel solar, y a menudo se conectan varios paneles para crear un conjunto solar. Esta electricidad de corriente continua (CC) se envía luego a un inversor, que la convierte en corriente alterna (CA) adecuada para su uso en hogares y negocios.
¿Qué sistema solar fotovoltaico se adapta a su casa?
Si desea dimensionar un sistema solar fotovoltaico para su casa, es necesario estimar sus necesidades de carga eléctrica, basándose en los resultados de los cuales podrá determinar el número de paneles solares junto con el equipo adicional. El paso inicial más importante es estimar el consumo de energía.
Determinación de las necesidades de consumo de energía
Será necesario que determine la demanda media diaria de electricidad en su hogar o negocio. Para ello:
- Registre todos los electrodomésticos y dispositivos eléctricos con su potencia nominal.
- Estime cuántas horas se utilizará cada electrodoméstico al día.
- Multiplique vatios por horas para obtener vatios-hora/día para cada dispositivo.
- Sume los vatios-hora/día de todos los dispositivos.
Por ejemplo, si utiliza una bombilla de 100 vatios 5 horas al día, significa que solo la luz consume 500 vatios-hora al día. Realice este cálculo para cada dispositivo eléctrico, incluyendo ordenadores, frigorífico, aire acondicionado, etc.
El total le dará su consumo medio diario de energía, que debe ser cubierto por su sistema solar fotovoltaico. Añada al menos un 10-20 % más como colchón de seguridad. Puede realizar estos cálculos utilizando una calculadora solar fotovoltaica.
Dimensionamiento de los paneles fotovoltaicos
Una vez que se tienen las horas-vatio totales por día que debe producir el sistema de paneles solares, el dimensionamiento de los paneles fotovoltaicos implica:
- Dividir las horas-vatio totales diarias por las horas de máxima insolación de su lugar. Esto nos da la potencia pico total (Wp) requerida para nuestros paneles fotovoltaicos.
- Consultar las especificaciones de los diferentes modelos de módulos solares hasta encontrar uno con al menos esta cantidad de potencia pico: la mayoría de los módulos estándar son de 250-400 Wp cada uno.
- Luego, calcular cuántas unidades se necesitan dividiendo la capacidad total de potencia pico necesaria por la potencia pico de un solo módulo y redondeando al número entero más cercano.
Por ejemplo, si necesito un sistema de 3000 Wp y elijo un módulo de 300 Wp, necesitaré 10 módulos.
Dimensionamiento del banco de baterías
Para los sistemas aislados de la red, las baterías almacenan el exceso de energía solar durante el día para proporcionar energía por la noche. Para dimensionar su banco de baterías:
- Determine el total de vatios-hora diarios consumidos por los aparatos (de los cálculos anteriores)
- Tenga en cuenta las pérdidas del 10-20 % en la carga y descarga de las baterías.
- Divida por la profundidad de descarga típica, generalmente el 50 %, para obtener la capacidad en amperios-hora necesaria.
- Seleccione baterías de ciclo profundo compatibles que cumplan con la capacidad en amperios-hora requerida.
Dimensionamiento del controlador de carga y del inversor
Otros dos componentes clave también se dimensionan según el conjunto fotovoltaico:
- El controlador de carga regula la energía de los paneles fotovoltaicos a las baterías. Dimensionarlo un 25-30% por encima del Wp total de su conjunto fotovoltaico.
- El inversor convierte la electricidad de CC del conjunto en energía de CA utilizable. Igualar su potencia continua al Wp total de su conjunto fotovoltaico.
Instalación del sistema solar fotovoltaico
Configurar un sistema solar fotovoltaico por uno mismo puede ser un proyecto de bricolaje gratificante si está dispuesto a dedicar su tiempo y esfuerzo. Estos son los pasos principales:
Evaluación del sitio
Comience examinando su tejado. Asegúrese de que está en buenas condiciones, determine su tamaño útil, así como sus ángulos, evalúe cuánta luz solar recibe a lo largo del día. Debe tener un acceso razonable a la luz solar directa para un funcionamiento eficiente. También examine las necesidades de electricidad de su familia.
Diseño del sistema
Proceda a diseñar su sistema. Sepa cuántos paneles necesita y organícelos en la parte superior del tejado. Planifique el tendido del cableado teniendo en cuenta los posibles obstáculos. Averigüe los requisitos de los permisos, si los hay.
Compra de equipos
Después, compre componentes fiables como paneles, inversores, bastidores, cajas combinadoras y más equipos si es necesario. Todos los componentes deben ser compatibles entre sí. Buscar en diferentes lugares puede ayudar a encontrar buenas ofertas.
Instalación
La parte crucial implica instalarlos correctamente; montar los sistemas de bastidores utilizados para fijarlos y colocarlos en el tejado según el plan, realizar las conexiones de cables de forma ordenada, asegurándose de que todas las conexiones estén lo suficientemente apretadas. La seguridad es clave cuando se trabaja en un tejado.
Pruebas y activación
Pruebe exhaustivamente después de la instalación. Luego solicite las aprobaciones de la empresa de servicios públicos y la medición neta si es necesario. ¡Con todo el papeleo completo, active oficialmente el sistema y comience a generar energía solar!
Aunque la energía solar de bricolaje requiere una cuidadosa planificación e investigación, da como resultado un sistema personalizado que es bastante satisfactorio porque lo hizo usted mismo. Asegúrese de cumplir con todos los códigos mientras obtiene los permisos adecuados.
Conclusión
Creemos que esta guía definitiva le brindará una comprensión de la tecnología solar fotovoltaica, así como del proceso de instalación del sistema solar fotovoltaico. Lo cierto es que, dado que el coste sigue bajando mientras los subsidios aumentan y la electricidad se encarece, cada vez es más rentable para los propietarios de viviendas adoptar sistemas de energía solar.
Asegúrese de reconocer sus requisitos, explore las diferentes alternativas disponibles y contrate a expertos que puedan ayudarle a solarizar su hogar.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto cuesta un sistema solar residencial típico?
Para una vivienda, se debe esperar pagar entre 2,50 y 3,50 dólares por vatio por los módulos fotovoltaicos instalados. Esto significa que una instalación de 5 kilovatios tendrá un precio aproximado de 12 500 a 17 500 dólares antes de cualquier incentivo federal o estatal aplicable. Su ubicación geográfica y el tamaño de la instalación afectarán en gran medida el precio real pagado.
¿Es posible vender el excedente de electricidad a las empresas de servicios públicos cuando se utilizan paneles solares?
¡Ciertamente! Si genera más electricidad de la que consume en un día determinado a través de acuerdos de medición neta con las empresas de servicios públicos locales, estas deben acreditar su cuenta en consecuencia; a menudo se le llama "vender" la energía de vuelta a la red.
