Los componentes de una instalación fotovoltaica completa están diseñados para proporcionar energía eléctrica instalaciones que no se encuentran conectadas a la red eléctrica o a viviendas.
AISLADA VS AUTOCONSUMO
Instalaciones aisladas: Son aquellas que no están conectadas a la red eléctrica. No necesitan legalización. Los inversores que se utilizan son inversores de baterías capaces de generar la red alterna de 230V. Necesitan baterías para funcionar. Aunque existen modelos de inversor que puede funcionar sin baterías, difícilmente el sistema puede funcionar correctamente si no se instalan baterías.
Instalaciones de autoconsumo: Instalaciones interconectadas a la red alterna. Necesitan legalización. Se utilizan inversores de autoconsumo que se conectan a la red 230V, es decir que ellos mismos no generan la red. Estos inversores no tienen que soportar los picos de potencia ni transitorios de arranque de los electrodomésticos de casa porque es la propia red la que suministra la energía donde la fotovoltaica no llega. Todos los inversores de autoconsumo pueden funcionar sin baterías y cuando cae la red el inversor de autoconsumo se desconecta para no trabajar en isla (o en modo aislado). Actualmente los inversores de autoconsumo más comunes son híbridos, es decir que además de conectarse a la red pueden llevar batería. Cuando la instalación tiene batería, es posible implementar la función backup, es decir, que el sistema siga funcionando cuando cae la red.
Falso autoconsumo o mezcla de las dos anteriores: Son instalaciones con inversores de aislada con la red conectada al cargador del inversor. Al no estar interconectada con la red eléctrica no necesitan legalización. Este tipo de instalaciones no tiene mucho sentido, primero porque no hay posibilidad de inyectar excedentes en red perdiendo la compensación, segundo porque es imprescindible el uso de baterías lo que encarece la instalación y tercero porque el inversor tiene que ser suficientemente potente para alimentar todos los consumos de la vivienda, incluyendo transitorios de arranque de cargas inductivas.
Si se utiliza el término autoconsumo como – consumir lo que uno mismo produce – entramos en una gran confusión porque en el sector de la fotovoltaica solamente se utiliza el término autoconsumo para el segundo tipo de instalaciones. Ya que así lo contempla la normativa actual.
INVERSORES HÍBRIDOS
Hoy en día se utiliza el término híbrido para muchas cosas pero en fotovoltaica, partiendo de la explicación anterior de los 2 tipos de instalaciones solares había 2 tipos de inversores, los de aislada y los de autoconsumo (anteriormente conexión a red). Por lo tanto, cuando se hace referencia a un inversor híbrido lo más normal es que sea un inversor de aislada y de autoconsumo al mismo tiempo. Es decir, un inversor de autoconsumo capaz de llevar baterías.
Muchas veces se aplica el término híbrido para inversores de aislada por el hecho de incorporar cargador de baterías y regulador solar en un mismo equipo. «Los famosos Voltronic». Nosotros los llamamos inversores 3 en 1, inversor + cargador + regulador solar todo en un mismo equipo. Hay otros que lo llaman inversor multifunción.
Llamar a estos inversores híbridos crea confusión porque si se instalan en una vivienda con conexión a la red eléctrica «falso autoconsumo», la red se utiliza para cargar baterías y no hay posibilidad de compensación de excedentes.
POTENCIA VS CONSUMO
Una bombilla de 2W (vatios) tiene 2W de potencia. Si la encendemos durante 1h consume 2W x 1h = 2Wh (vatios-hora).
- La potencia (W) viene limitada por el contrato de la luz o por la potencia de salida del inversor. Limita el número de electrodomésticos que podemos conectar al mismo tiempo antes de que salte la luz. En la factura de la luz es un término fijo que pagamos todos los meses. En una instalación aislada cuanto más potente es el inversor más caro.
- 1000W (vatios) = 1kW (kilovatio)
- El consumo (Wh) (vatios-hora) es la energía que consumimos y que pagamos en la factura de la luz por kwh consumidos. En una instalación aislada el consumo se limita a lo que producen las placas solares + la autonomía que nos puede dar la batería.
POTENCIA PICO VS PRODUCCIÓN SOLAR
Potencia Pico: un panel solar de 460Wp tiene:
- 460Wp en condiciones STC (Standar Test Condition) condiciones estándar de medida. Condiciones de laboratorio que no se dan casi nunca en la realidad.
- 342Wp en condiciones NOCT (nominal operating cell temperature). Condiciones reales de funcionamiento. Aproximadamente un 80% del valor de laboratorio. Eso será lo máximo que veremos producir al panel solar la mayoría de días.
Producción solar: un panel solar de 460Wp orientado al SUR y con inclinación de 30º produce:
- Zona 3, en verano: 460Wp x 5,2HSP = 2.392Wh/día
- Zona 3, en invierno: 460Wp x 2,6HSP = 1.196Wh/día
Por supuesto debemos de tener en cuenta pérdidas por temperatura, eficiencia de los equipos, suciedad, etc
AUTONOMÍA DE LA BATERÍA DE LITIO
La capacidad de la batería tiene que ser lo suficientemente grande para proporcionar energía a la vivienda cuando no hay radiación solar. Es decir, por la noche y los días nublados.
Una batería de 9,6Kwh (9.600Wh) con una profundidad de descarga del 80% tiene una energía útil de 9.600Wh x 0,8 = 7.680Wh. Esa capacidad daría una autonomía de 2 días sin sol para un consumo de unos 3.500Wh/día.
La capacidad de la batería se puede medir en Ah (amperios-hora) o en KWh (kilovatios-hora). Para calcular una o la otra es necesario conocer la tensión de batería:
- Una batería de litio de 2,4kwh (kilovatio-hora) y 48V tiene una capacidad de: 2.400Wh / 48V = 50Ah (amperios-hora)
- Si partimos de la capacidad en Ah, multiplicaríamos por la tensión de 48V para obtener los Wh así: 50Ah x 48V = 2.400Wh
RÉGIMEN DE DESCARGA DE LA BATERÍA, LA «C DE DESCARGA
Una batería de litio de 2,4kwh y 48V con una capacidad de 50Ah (amperios-hora) podemos descargarla:
- Con una corriente instantánea de 50A (1C), que sería una potencia de 50A x 48V = 2.400W
- Con una corriente instantánea de 25A (0,5C), que sería una potencia de 25A x 48V = 1.200W
- Con una corriente instantánea de 12,5A (0,25C), que sería una potencia de 12,5A x 48V = 600W
La corriente de carga y descarga de las baterías de litio está limitada. Aproximadamente para baterías de 2,4kwh la corriente recomendada es de 25A. Para baterías de 3,6kwh la corriente recomendada es de 35A, para baterías de 4,8kwh la corriente recomendada es de 50A, etc.
Además, las baterías permiten una tasa de corriente de hasta el doble de la recomendada durante unos pocos segundos.
CONSUMO DIARIO WH/DÍA QUE PERMITE UN KIT SOLAR
La producción solar tiene que ser suficiente para cubrir el consumo diario y la carga de la batería en las peores condiciones de radiación solar. Normalmente en invierno. Y como hemos visto, la producción solar es casi el doble en verano que en invierno.
Un kit solar con 6 paneles de 470Wp, total 2.820Wp puede producir:
- 15000Wh/día en verano y unos
- 7500Wh/día en invierno.
La producción solar permite consumir mucho si el consumo coincide con las horas de producción. Por ejemplo, durante las horas de sol de un día de verano podríamos consumir hasta unos 10.000Wh/día. Y en invierno hasta unos 5.000Wh/día o más.
No obstante, no se puede contar con un consumo diario tan elevado si tenemos una batería de 7.680Wh útiles. Ya que el primer día que no salga el sol la batería no tendrá la suficiente energía disponible y se apagará el sistema. Si se dispone de un grupo electrógeno será necesario cargar las baterías.
POTENCIA ALTERNA VS POTENCIA CONTINUA
Una potencia de consumo en la vivienda de 2.000W supone:
- 2000W / 230V = 8,69A de corriente alterna
- 2000W / 48V = 41,6A de corriente continua
Sin tener en cuenta las pérdidas por conversión. La potencia es la misma tanto en al parte de alterna como en la parte de continua. La tensión en la parte de alterna es mucho mayor y por tanto la corriente es mucho menor.
