Instalar paneles solares fotovoltaicos en mi casa ¿Qué necesito?

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Esta es tal vez una de las preguntas que más se repite entre las personas que están interesadas en instalar un sistema fotovoltaico, y normalmente siempre viene asociada con la pregunta ¿Cuánto cuesta instalar un sistema solar fotovoltaico en mi casa?

Si usted le hace esta pregunta a un experto o a una empresa seria que se dedique a comercializar estos productos la respuesta casi siempre va a ser la misma: depende. Muchas veces da la impresión de que no quieren reponder a nuestras preguntas o que las esquivan, pero la realidad es que un sistema fotovoltaico puede variar muchísimo en configuración y precios a persar de que se está diseñando para suplir la misma cantidad de energía para dos aplicaciones similares pero en diferentes lugares, circunstancias o períodos de tiempo. Si el experto o la empresa le están ofreciendo un kit “estándar” para sus necesidades eléctricas; muy probablemente el interés de ese experto o empresa no es otro que venderle un producto sin preocuparse mucho por sus necesidades reales. Esto lo digo porque no es posible crear un kit estándar para satisfacer las necesidades de consumo de todo tipo de casas, y si usted instala uno de estos kit probablemente mal gastará dinero o simplemente ese sistema no podrá satisfacer adecuadamente sus necesidades energéticas. Todo sistema fotovoltaico debe ser diseñado y dimensionado para satisfacer adecuadamente sus necesidades particulares de energía y sobre todo estar acorde con sus patrones de consumo.

Si usted está pensando en instalar un sistema fotovoltaico en su casa , lo primero que tiene que tener claro es que estos son sistemas de generación de potencia eléctrica distribuida. Esto significa que usted va a tener un pequeña planta de generación eléctrica bajo su responsabilidad, lo cual significa que usted es responsable del correcto funcionamiento del sistema, de garantizar que el consumo eléctrico no sobrepase la capacidad del sistema, de la seguridad del sistema, y de realizar los mantenimientos y reparaciones que se requieran. Todo esto parece complicado, y de hecho lo es si usted no tiene el más mínimo conocimiento de qué es el sistema fotovoltaico y de cómo funcionan cada una de sus partes. Mi mejor recomendación es, que si usted no está dispuesto a aprender y entender las generalidades del sistema fotovoltaico que quiere instalar, no instale un sistema fotovoltaico en su casa. A menos que usted disponga de recursos económicos suficientes para contratar permanentemente a una empresa para que realice la supervisión constante de su sistema y de esta manera usted no tenga que estár lidiando con esas actividades.
Ahora, si usted está dispuesto a entender las generalidades técnicas de los sistemas fotovoltaicos y a participar activamente en el diseño y manejo de su sistema, entonces en ese caso si le recomendaría que evaluara la posibilidad de instalar un sistema fotovoltaico para cubrir las necesidades energéticas de su casa u oficina. Realmente los conocimientos que se requieren para operar uno de estos sistemas fotovoltaicos no son muy complicados, pero si necesitan de su parte un poco de dedicación y paciencia para comprender todos los pormenores de estos sistemas. El nivel de dificultad para algunos puede ser relativamente alto, sobre todo si no se tienen conocimientos básicos de electricidad, pero todo lo que necesita aprender, saber y conocer lo puede encontrar en las páginas de este blog, en wikipedia o en muchos páginas web del internet. Lo que quiero decir es que no se requieren conocimientos de física nuclear ni mucho menos para poder supervisar y mantener un sistema de energía solar fotovoltaica.

¿Por qué quiere instalar un sistema de energía solar fotovoltaico?

Son muchas las motivaciones que las personas tienen para instalar un sistema solar fotovoltaico. En lugares remotos o alejado de los tendidos eléctricos la motivación es obvia; no disponen de electricidad y con el sistema fotovoltaico se pretende cubrir las necesidades eléctricas diarias de electrodomésticos de una casa o finca. Muchas personas que están conectadas a la red buscan los sistemas fotovoltaicos como medios para reducir su consumo eléctrico general y de esta manera reducir los pagos en su factura eléctrica. Otros tantos se ven motivados por la protección al medio ambiente, y pretenden con la instalación de los sistemas fotovoltaicos reducir su huella de carbono y contribuir de alguna manera a reducir las emisiones de dióxido de carbono asociada a la generación de electricidad en las grandes plantas termoeléctricas.
Independientemente de cual sea su motivación, si quiere instalar un sistema de energía solar fotovoltaica debe conocer muy bien cada uno de los elementos que lo componen para poder lograr cumplir con los objetivos que usted se ha planteado. Esto le va a permitir establecer de acuerdo a sus circunstancia cuál es el mejor arreglo de equipos que le ayudarán a cumplir con ese objetivo. Por ejemplo, si su interés es proteger al medio ambiente esto se puede lograr con una infinidad de configuraciones de equipos y capacidades de sistemas fotovoltaicos que pueden variar desde utilizar sólo paneles solares conectados directamente a la red eléctrica; o sistemas con baterías, inversores y paneles solares para cubrir sólo algunas necesidades como iluminación; o variar los tamaños de los bancos de baterías para afrontar consumos más grandes en las horas picos; o deslindar de la red equipos específicos de alta potencia; y muchas otras posibles configuraciones que dependen de su ubicación y condiciones de la red eléctrica en su localidad. Sólo tome en cuenta que existen cientos de tipos diferentes de baterías, inversores y paneles solares fotovoltaicos que pueden ser utilizados para diseñar un sistema fotovoltaico que le permitirán lograr cumplir con un objetivo muy específico que usted se haya planteado.
Con toda esta explicación lo que simplemente quiero dejarle claro es que independientemente de su motivación para utilizar paneles solares fotovoltaicos, existen una infinidad de configuraciones de los sistemas fotovoltaicos para cada motivación que le permitirán lograr objetivos diferentes, y que sólo usted sabe que es lo que quiere hacer. Por ello, el que debe diseñar el sistema fotovoltaico es usted o en cualquier caso usted debe participar activamente en el diseño del mismo.

¿Qué necesito para instalar paneles solares fotovoltaicos ?

Lo primero que usted debe conocer y determinar son su consumo energético y el patrón de consumo de esa energía. Este es el primer paso que usted debe realizar incluso antes de solicitar información sobre los sistemas solares fotovoltaicos a un experto o empresa dedicada a la venta de estos productos. De hecho, si usted no tiene esta información a la mano el experto o empresa no podrán ayudarlo ni proveer información de qué sistema va a requerir y mucho menos de los costos que dicho sistemas pueden tener.

¿A qué se refiere mi consumo energético?

Todos los electrodomésticos y equipos que se encuentran en el hogar consumen electricidad y lo hacen a una rata determinada. El consumo energético se refiere a la suma total de todos los consumos por parte de cada uno de estos equipos. Los electrodomésticos incluyen las luminarias de la casa, acondicionadores de aire, ordenadores, laptop, tablets, teléfonos celulares, televisores, licuadoras, refrigeradores, microondas, hornos eléctricos, planchas, secadores de cabello, lavadoras de vajillas, lavadoras de ropas, etc. Es decir, todo equipo eléctrico que se encuentre en el hogar u oficina que requiere una fuente de energía eléctrica. Además, el consumo también incluye las pérdidas asociadas con esos equipos que no son cien por ciento eficientes; las pérdidas energéticas están usualmente por el orden del 25 por ciento de la energía total consumida.
Si usted ya está conectado a la red eléctrica, una manera fácil de medir su consumo energético es consultando su factura eléctrica. En las facturas de la compañías proveedoras del servicio eléctrico se suele indicar el consumo eléctrico total mensual en Kwh (kilovatio-hora). Una primera estimación de cuánta energía necesita generar por día con los paneles solares fotovoltaicos puede ser calculada al dividir su consumo energético mensual entre treinta días. El resultado de este cálculo le permite conocer cuánta energía más o menos necesita generar diariamente con su sistema fotovoltaico, pero esto no es el número de paneles solares que usted necesita para proveer esa energía. Para poder determinar el número de paneles solares fotovoltaicos, que es parte de lo que se denomina dimensionamiento del sistema fotovoltaico, se requiere conocer su ubicación geográfica a fin de determinar la irradiancia solar en su localidad, y otros factores adicionales como temperatura e intensidad de uso de esa energía para poder determinar el número total de paneles solares fotovoltaicos que requieren.
Por ejemplo, si su cálculo arroja que consume unos 30 kwh por día, esto significa que usted tiene que generar esa cantidad de energía por día con los paneles solares fotovoltaicos. Si usted se encuentra ubicado en una zona geográfica cuya irradiancia solar está por el orden de los 5 kw/m2 por día, entonces usted necesitará aproximadamente unos 6 Kw en el arreglo fotovoltaico para producir esa energía. Suponga que va a utilizar paneles solares de 200 Wp, entonces usted va a necesitar unos 30 paneles solares fotovoltaicos para producir toda esa energía. Esto es una estimación muy burda, en la que difícilmente usted entienda como se hace el cálculo, pero le da una muy buena idea del tamaño del sistema fotovoltaico que requiere para una casa u oficina. Cuando usted ya comienza a tener algunos número como estos en su planificación, ya puede tener una idea básica por donde rondan los costos de este sistema. A los precios actuales, que están alrededor de 1 dolar por vatio pico, estaríamos hablando sólo en paneles solares fotovoltaicos de un monto de aproximadamente unos 10 mil dólares. Esto no incluye los demás equipamientos necesarios para el funcionamiento del sistema como reguladores de carga, baterías, inversores, cableado, transporte, etc. Un sistema de este tamaño con todos los equipamientos necesarios superaría fácilmente los treinta mil dólares. Como puede observar el consumo energético de su hogar determinar en buena forma el costo total de su sistema fotovoltaico.
La pregunta que se suele hacer frecuentemente luego de conocer las estimaciones iniciales de costos de un sistema fotovoltaico es ¿Es posible reducir los costos del sistema solar fotovoltaico? La respuesta siempre es sí. Lo que tiene que hacer es reducir su consumo energético al mínimo y, como verá en la siguiente sección, cambiar sus patrones de consumo. Normalmente esto es posible, haciendo cambios de algunos equipo y de su comportamiento en el uso de la energía, lo cual reducirá notablemente el consumo energético de su hogar u oficina, que en algunos casos puede llegar incluso hasta el 50% o más.
En cualquier caso usted también puede optar por hacer una migración por etapas hacia un sistema solar fotovoltaico. Esto es lo que yo suelo recomendar a la mayoría de las personas que me consultan sobre la instalación y puesta en marcha de un sistema fotovoltaico. La razón de una migración por etapas es que los patrones de consumo cuando se tiene un sistema fotovoltaico deberían cambiar dramáticamente y pocas personas se adaptan a estos cambios. Por ello, siempre es bueno que usted utilice la energía solar fotovoltaica en algunos de sus consumos energéticos, por ejemplo sólo las luminarias de su hogar u oficina, y evaluar su adpatabilidad a estos sistemas. Si usted se adapta rapidamente a estos sistemas entonces puede ir aumentando gradualmente su independencia de los sistemas eléctricos tradicionales hasta el punto en donde sólo dependa de sistemas de energía solar fotovoltaica o incluso eólica, o un híbrido entre ambos sistemas de generación de potencia eléctrica.

¿Qué son los patrones de consumo de energía?

El patrón de consumo de energía de una casa u oficina se refiere a la forma específica como se utiliza la energía, o dicho de otra forma la intensidad de uso de esa energía. Trataré de explicarlo con dos ejemplos. Tomemos dos casas A y B, en donde ambas tienen exactamente el mismo consumo energético diario, digamos unos 20 Kwh por día. En principio uno puede pensar que ambas casas requerirán el mismo sistema solar fotovoltaico para cubrir sus necesidades energéticas diarias, ya que de hecho consumen la misma cantidad de energía por día. Pues la respuesta nuevamente es: depende. Primero ambas casas deberán estar ubicadas en la misma situación geográfica, o al menos deberían tener los mismos patrones de irradiación solar para que los sistemas solares fotovoltaicos fueran idénticos o similares. Pero aún suponiendo que las dos casas se encuentren una al lado de la otra tampoco garantiza que los sistemas solares tengan que ser idénticos. Porque el patrón de consumo de esos 20 Kwh por día pueden ser muy distintos en ambas casas, y esto cambia el diseño de los sistemas solares fotovoltaicos para cada casa, al grado que incluso pueden no parecerse en nada, ni en el número de paneles solares fotovoltaicos, ni en el número y tipo de baterías, ni en los inversores, ni en nigún otro equipamiento del sistema. Se verían como sistemas totalmente diferentes aunque estén alimentando el mismo consumo energético diario en el mismo lugar geográfico.
Y usted se preguntará ¿A qué se debe esto? La respuesta sencilla es que la energía se comporta así. Resulta que la cantidad de energía útil que usted consume depende en buena manera de la rapidez con la que consuma dicha energía. Muy pocos están familiarizados con el concepto de la energía y les cuesta visualizar el hecho de que si una persona consume 100 vatios en por ejemplo una hora para bombear agua; y al día siguiente decide utilizar dos bombas identicas para hacer el proceso más rápido, no consumirá los 200 vatios que representan el uso de las dos bombas, sino que consumirá tal vez unos 230 a 260 vatios simplemente por el hecho de que está consumiendo energía mucho más rapidamente. Resulta que entre más rápido se consuma la energía menos eficiente son los procesos y mayores son las pérdidas. Esto no tiene que ver con que si los equipos son o no eficientes en el uso de la energía, es una ley termodinámica natural que establece claramente que entre más rápido se consuma la energía mayores serán las pérdidas asociadas con el consumo de esa energía.
Por ello, si en las casas A y B existen dos patrones de consumo de energía diferentes, es decir, diferentes ratas de rapidez del uso de esa energía, entonces los sistemas que proveerán dicha energía deberán ser diferentes. Un sistema solar fotovoltaico se diseña para proveer la energía acorde con el patrón de consumo del usuario final.[bctt tweet=” Un sistema solar fotovoltaico se diseña para proveer la energía acorde con el patrón de consumo del usuario final.”]

Esto es tal vez una de las cosas más importantes que usted debería aplicar en el día a día en lo que se refiere al consumo de energía. Si usted consume la energía muy rápido entoces deperdicia más energía. Retornando al ejemplo de los patrones de consumo de las casas A y B, puede ocurrir que en la casa A viva una familia que hace actividades todo el día, y el consumo de los 20 Kwh está distribuido de manera más homogénea a lo largo del día. En cambio en la casa B puede que viva una pareja que sólo está en las noches en su casa y que todo el consumo corresponde a unas cuantas horas durante la noche que es cuando hacen todas sus actividades en la casa. En la casa B lo que realmente está ocurriendo es que ellos consumen unos 13 Kwh pero como lo hacen mucho más rápido las pérdidas son mayores llegando a consumir los mismos 20 Kwh que los ocupantes de la casa A consumen a lo largo de todo un día. Por supuesto los ocupantes de la casa A realizan mucho más acitividades con el mismo consumo energético simplemente porque lo hacen de manera más constante.
Básicamente, si usted consume la energía poco a poco podrá realizar mucho más actividades que si consume la energía más rapidamente. Entre más rápido consuma la energía menos cosas podrá hacer con esa energía. He aquí uno de los principales cambios que usted puede hacer en su vida, aunque no instale los sistemas solares fotovoltaicos, que es reducir la intensidad de uso de la energía. Esto significa que trate de no utilizar todos los electrodomésticos de manera simultánea. Con sólo planificar el uso de los electrodomésticos para que no consuman al mismo tiempo energía puede lograr reducir considerablemente su consumo de energía total. En mi opinión esto ha sido la mayor contribución de las energías alternativas y renovables a la sociedad, ya que los sistemas se diseñan tomando en cuenta que usted optará por ser lo más eficiente posible al no utilizar los electrodomésticos de manera simultánea. Normalmente el sistema óptimo se diseña tomando en cuenta que usted actuará de esta forma, por ello es que mucha gente que instala los sistemas fotovoltaicos y se le indica que puede hacer funcionar todos sus electrodomésticos sin ningún problema; terminan argumentando luego de un par de meses que esos sistemas no sirven porque no le proveen toda la energía para sus equipos eléctricos. Y en realidad lo que está ocurriendo es que no son capaces de adaptarse a una manera de consumir energía mucho más eficiente que consiste en un consumo homogéneo y constante de energía a lo largo de todo su día. Estas personas están acostumbradas a las fuentes virtualmente infinitas de la red eléctrica en la que el aumento de la intensidad del consumo no limita sus actividades. En el caso de los sistemas solares fotovoltaicos las actividades si se ven limitadas por el aumento de la intensidad del consumo.

Entonces ¿Qué necesito para instalar paneles solares fotovoltaicos?

Si quiere instalar un sistema de energía solar fotovoltaica en su casa necesitará seguir una serie de pasos específicos para lograr que la acometida de ese sistema genere los resultados que usted espera. Paso a paso usted deberá realizar lo siguiente:

  1.  Estimar su consumo eléctrico total
  2.  Establecer su patrón de consumo de la energía
  3.  Dimensionar su sistema de energía solar fotovoltaica
    • Generar la energía: tamaño de su arreglo fotovoltaico
    • Acumular la energía : tamaño y tipo de acumuladores
    • Transformar la energía para los electrodomésticos : Inversores
  4. Instalación y puesta en marcha del sistema solar fotovoltaico
  5. Mantenimiento regular de su sistema fotovoltaico

Una vez que usted realice todas estas estimaciones y cálculo es cuando podrá tener una idea de cuánto cuesta su sistema solar fotovoltaico.

A lo largo de este blog estaré creando artículos para sistemas solares fotovoltaicos para aplicaciones específicas como por ejemplo para la iluminación de un hogar, para un sistema hidroneumático, para sistemas de entretenimiento como televisores, computadores o juegos, etc. La idea es que los lectores puedan ir instalando los sistema solares fotovoltaicos de acuerdo a sus necesidades y presupuestos, de manera que puedan incursionar en la energía solar fotovoltaica a pesar de que no cuenten con grandes recursos para ello. Todos estos artículos de aplicaciones los podrán encontrar en el menú superior de contenido.

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