Cálculo Instalación Fotovoltaica: Guía Completa para Autoconsumo

La energía solar fotovoltaica está viviendo un auge, y si tú también estás pensando en dar el salto hacia la independencia energética, el cálculo de la instalación fotovoltaica es el primer paso. Te guiaremos con precisión para que puedas dimensionar tu sistema de autoconsumo de forma eficiente, aprovechando al máximo la energía del sol.

Resumen Clave

• El cálculo de una instalación fotovoltaica para autoconsumo requiere considerar el consumo energético del hogar, la ubicación geográfica y la disponibilidad de espacio para los paneles.
• El consumo energético del hogar se mide en kWh/año y se calcula sumando el consumo de cada aparato eléctrico.
• La ubicación geográfica determina la cantidad de radiación solar recibida, influyendo en la producción de energía.
• La orientación e inclinación de los paneles solares impactan directamente en la eficiencia de la instalación.
• El tipo de tecnología de los paneles solares, inversores y baterías, influyen en el costo y la eficiencia de la instalación.
• La obtención de permisos y licencias es un requisito fundamental para la legalización de la instalación.
• Es esencial realizar un análisis de rentabilidad para determinar la viabilidad económica de la instalación.

Cálculo de la Orientación e Inclinación

Determinación del ángulo óptimo

Para calcular la orientación e inclinación óptimas de tus paneles solares, necesitas considerar tu ubicación geográfica. En este caso, vamos a usar como ejemplo una vivienda en Madrid, con una latitud de 40,42º.

Una herramienta útil para determinar la orientación e inclinación óptima de los paneles solares es la aplicación web PVGIS (https://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/). Esta aplicación te permite introducir la ubicación geográfica y obtener información sobre la radiación solar, la producción anual de energía y la orientación e inclinación óptimas de los paneles.

Al introducir la ubicación geográfica de Madrid en PVGIS, la aplicación nos indica que la orientación óptima es al sur, con un ángulo de inclinación óptimo de 31,58º.

Consideraciones de límite de inclinación

Es importante considerar que, según las recomendaciones del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), los límites de inclinación aceptables para una instalación fotovoltaica en España son:

• Inclinación mínima: 10º
• Inclinación máxima: 60º

Como vemos, la inclinación óptima calculada por PVGIS (31,58º) se encuentra dentro de los límites establecidos por el IDAE.

Consumo Energético Estimado

Potencia de los electrodomésticos

Antes de calcular la instalación fotovoltaica que necesitas, es importante conocer el consumo energético de tu vivienda. Para ello, necesitas saber la potencia de cada electrodoméstico que utilizas y las horas de uso diarias.

A continuación, te presentamos una tabla con la potencia de algunos electrodomésticos comunes:

Cálculo del consumo diario

Para calcular el consumo diario total de tu vivienda, multiplica la potencia de cada electrodoméstico por las horas de uso diarias. Por ejemplo, si utilizas un televisor de 150W durante 4 horas al día, el consumo diario será de 600Wh (150W x 4h).

Recuerda sumar el consumo de todos los electrodomésticos para obtener el consumo total diario de tu vivienda.

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Determinación del Número de Paneles

Producción diaria de energía

Para determinar el número de paneles solares que necesitas, necesitas calcular la producción diaria de energía de un solo panel.

La producción diaria de un panel solar se calcula teniendo en cuenta la radiación solar incidente en el lugar de la instalación, las horas de sol pico (HSP) y el rendimiento del panel.

En el caso de Madrid, la radiación solar media anual es de aproximadamente 1400 kWh/m2. Las HSP varían según la época del año, pero una media anual es de 4 horas.

Para calcular la producción diaria de un panel solar de 300W, podemos utilizar la siguiente fórmula:

Producción diaria = Radiación solar incidente x HSP x Rendimiento del panel

Producción diaria = 1400 kWh/m2 x 4 h x 0,15 (rendimiento del panel)

Producción diaria = 840 Wh

Es importante destacar que este es un cálculo aproximado. La producción real de energía de un panel solar puede variar según factores como la orientación, la inclinación, la temperatura y la nubosidad.

Cálculo del número de paneles

Una vez que conocemos la producción diaria de un panel solar, podemos calcular el número de paneles necesarios para cubrir el consumo diario estimado.

Si el consumo diario estimado es de 10 kWh, necesitamos 12 paneles solares de 300W para cubrir el consumo diario:

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Número de paneles = Consumo diario / Producción diaria de un panel

Número de paneles = 10 kWh / 840 Wh

Número de paneles = 12 paneles

Es importante considerar si la instalación será de uso diario o de fin de semana. Si la instalación es de uso diario, se necesita una capacidad mayor de paneles para cubrir el consumo total.

Capacidad de las Baterías

Autonomía y almacenamiento

Las baterías se utilizan para almacenar la energía producida por los paneles solares y garantizar que haya energía disponible cuando no hay sol.

La autonomía de la instalación fotovoltaica se define como el tiempo que la instalación puede funcionar sin recibir energía del sol. La autonomía depende de la capacidad de las baterías, el consumo diario y la producción diaria de los paneles.

En este caso, vamos a considerar una autonomía de 3 días, es decir, que la instalación pueda funcionar durante 3 días sin recibir energía del sol.

Cálculo de la capacidad total

La capacidad total de las baterías se calcula multiplicando el consumo diario por la autonomía deseada. Si el consumo diario es de 10 kWh y la autonomía deseada es de 3 días, la capacidad total de las baterías será de 30 kWh:

Capacidad total de las baterías = Consumo diario x Autonomía deseada

Capacidad total de las baterías = 10 kWh x 3 días

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Capacidad total de las baterías = 30 kWh

Es importante considerar el tipo de baterías que se utilizarán. Hay diferentes tipos de baterías disponibles, como las baterías de plomo-ácido, las baterías de litio y las baterías estacionarias. Cada tipo de batería tiene sus propias características, como la profundidad de descarga, la tensión de trabajo y la vida útil.

Dimensionado del Regulador de Carga

Intensidad máxima del generador

El regulador de carga se utiliza para controlar la carga de las baterías y protegerlas de la sobrecarga.

Para dimensionar el regulador de carga, necesitamos conocer la intensidad máxima del generador fotovoltaico y la intensidad máxima de carga del regulador.

La intensidad máxima del generador fotovoltaico se calcula dividiendo la potencia de los paneles solares por la tensión de trabajo de los paneles.

Si la potencia de los paneles solares es de 3600W y la tensión de trabajo de los paneles es de 48V, la intensidad máxima del generador será de 75A:

Intensidad máxima del generador = Potencia de los paneles solares / Tensión de trabajo de los paneles

Intensidad máxima del generador = 3600W / 48V

Intensidad máxima del generador = 75A

Cálculo de la intensidad de carga

La intensidad máxima de carga del regulador debe ser igual o superior a la intensidad máxima del generador para evitar que el regulador se sobrecargue.

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Es importante considerar también la intensidad de cortocircuito de los paneles solares y las recomendaciones del IDAE.

Dimensionado del Inversor

Potencia instalada en alterna

El inversor se utiliza para convertir la corriente continua (DC) producida por los paneles solares a corriente alterna (AC) que se utiliza en los electrodomésticos.

Para dimensionar el inversor, necesitamos conocer la potencia instalada en alterna.

La potencia instalada en alterna se calcula sumando la potencia de los electrodomésticos que se van a alimentar con la instalación fotovoltaica.

Si la potencia de los electrodomésticos es de 3000W, la potencia instalada en alterna será de 3000W.

Cálculo de la potencia del inversor

La potencia del inversor debe ser igual o superior a la potencia instalada en alterna.

Es importante considerar también el factor de simultaneidad. El factor de simultaneidad es la probabilidad de que todos los electrodomésticos se usen al mismo tiempo.

En este caso, vamos a considerar un factor de simultaneidad de 0,7.

La potencia del inversor necesaria será de 4286W:

Potencia del inversor = Potencia instalada en alterna / Factor de simultaneidad

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Potencia del inversor = 3000W / 0,7

Potencia del inversor = 4286W

Cálculo de la Sección de los Cables

Intensidad máxima del cableado

La sección de los cables debe ser adecuada para soportar la intensidad máxima que circulará por ellos.

La intensidad máxima del cableado se calcula teniendo en cuenta la intensidad máxima del generador fotovoltaico y la intensidad máxima de carga del regulador.

Recomendaciones del IDAE

Para determinar la sección de los cables, es importante consultar las recomendaciones del IDAE.

El IDAE proporciona tablas con la sección de los cables recomendadas para diferentes intensidades y tipos de cables.

Elección de Terminales

Conexiones seguras y eficientes

Las terminales se utilizan para conectar los cables a los paneles solares, al regulador de carga, al inversor y a las baterías.

Es importante utilizar terminales seguras y eficientes para evitar problemas de conexión y garantizar el correcto funcionamiento de la instalación fotovoltaica.

Recomendaciones de terminales

Se recomienda utilizar terminales estancas, como los TYCO y MC3 o MC4, para conectar los cables a los paneles.

Las terminales estancas están diseñadas para resistir las condiciones climáticas adversas y evitar la corrosión.

Video sobre Cálculo Instalación Fotovoltaica: Guía Completa para Autoconsumo

Preguntas Frecuentes sobre el Cálculo de Instalaciones Fotovoltaicas

¿Cómo puedo estimar el tamaño de la instalación fotovoltaica que necesito para mi casa?

Para estimar el tamaño de tu instalación fotovoltaica, necesitas comprender tu consumo energético actual. Revisa tus facturas de electricidad de los últimos 12 meses y calcula tu consumo medio mensual. Dividiendo este valor por 30 días, obtendrás tu consumo diario promedio en kWh. Este valor será la base para determinar la potencia de tu instalación solar.

Recuerda que este cálculo es solo una aproximación, ya que no considera factores como la variación estacional del consumo o el uso de electrodomésticos con mayor consumo. Si bien te da una idea inicial, es recomendable consultar con un profesional para un análisis más preciso.

¿Qué tipo de información necesito para calcular la producción de energía de una instalación fotovoltaica?

Para calcular la producción de energía de una instalación fotovoltaica, necesitarás la información sobre la radiación solar incidente en tu ubicación, el rendimiento de los paneles solares que utilizarás, el ángulo de inclinación de los paneles y las horas de sol pico (HSP) para tu ubicación.

La radiación solar incidente se mide en kWh/m2 y representa la cantidad de energía solar que llega a una superficie de 1 metro cuadrado. El rendimiento de los paneles solares se expresa como un porcentaje y representa la cantidad de energía solar que pueden convertir en energía eléctrica. El ángulo de inclinación de los paneles debe ser optimizado para maximizar la producción de energía, y las horas de sol pico (HSP) son las horas del día en que la radiación solar es más intensa.

¿Cómo puedo calcular la capacidad de las baterías que necesito para mi instalación fotovoltaica?

La capacidad de las baterías se determina en función de la autonomía que deseas para tu instalación fotovoltaica, es decir, el tiempo que deseas que la instalación funcione sin energía del sol. La capacidad de las baterías se mide en kWh y se calcula multiplicando el consumo diario de tu casa por la autonomía que necesitas.

Por ejemplo, si tu consumo diario es de 5 kWh y necesitas una autonomía de 3 días, la capacidad total de las baterías que necesitarás será de 15 kWh (5 kWh x 3 días).

Es importante tener en cuenta la profundidad de descarga de las baterías, que es la cantidad de energía que puedes extraer de las baterías antes de que se dañen. Las baterías de litio generalmente tienen una profundidad de descarga más alta que las baterías de plomo-ácido.

¿Qué aspectos debo considerar al elegir el tamaño del inversor para mi instalación fotovoltaica?

La potencia del inversor debe ser igual o superior a la potencia de los electrodomésticos que se van a alimentar con la instalación fotovoltaica. Es importante considerar el factor de simultaneidad, que es la probabilidad de que todos los electrodomésticos se usen al mismo tiempo.

Un factor de simultaneidad alto indica que es probable que varios electrodomésticos se utilicen simultáneamente, lo que requiere un inversor con mayor potencia. Por ejemplo, si tu consumo diario es de 5 kWh y el factor de simultaneidad es de 0.8, la potencia del inversor debería ser de 6.25 kW (5 kWh / 0.8).

¿Es necesario contratar un técnico especializado para calcular la instalación fotovoltaica?

Si bien existen herramientas y recursos en línea para calcular la instalación fotovoltaica, es altamente recomendable contar con la ayuda de un técnico especializado. Un técnico puede realizar un análisis exhaustivo de tu consumo energético, considerar las condiciones específicas de tu vivienda, y optimizar el diseño de la instalación para asegurar un rendimiento óptimo.

Además, el técnico puede ayudarte a elegir los componentes adecuados para tu instalación, como los paneles solares, las baterías, el inversor y el regulador de carga, y realizar la instalación de forma segura y eficiente.

Conclusión

En esta guía hemos desgranado el proceso de cálculo para una instalación fotovoltaica de autoconsumo, desde la determinación de la orientación e inclinación óptima hasta el dimensionado de los componentes esenciales. Mediante una combinación de datos de la ubicación geográfica y del consumo energético de la vivienda, se puede definir con precisión el número de paneles solares, la capacidad de las baterías, el tamaño del regulador de carga, la potencia del inversor y la sección de los cables necesarios. Recuerda que cada caso es particular y que la elección de los componentes adecuados asegurará el correcto funcionamiento y la eficiencia energética de tu instalación fotovoltaica, un paso hacia un futuro más sostenible y autosuficiente.

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¿Quieres saber cómo calcular e instalar tu propia instalación fotovoltaica para autoconsumo? ¡Esta guía te ayudará a dimensionar cada componente, desde los paneles solares hasta las baterías, para cubrir las necesidades energéticas de tu vivienda! ☀️

Este texto te guiará paso a paso, con ejemplos prácticos, fórmulas y recomendaciones. Desde la orientación óptima de los paneles hasta la elección de los cables y la protección del sistema, ¡descúbrelo todo!

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