Soluciones Solares Residenciales (II)
Luego de introducir los aspectos más relevantes relacionados con la energía solar, además de indicar aquellos detalles técnicos que influyen directamente en un incremento o disminución de la cantidad de energía que podamos extraer de nuestros generadores, ampliaremos lo necesario sobre los equipos que intervienen, más allá de los paneles fotovoltáicos, en un sistema de generación solar propia para autoconsumo, conectada o no a nuestra Red eléctrica local. Todo un aprendizaje en nuestro Postgrado en Smart Grids en La Salle.
En primer lugar, debemos estar conscientes de que la energía que podamos generar, suponiendo disponibilidad de recursos económicos para invertir, de acuerdo a nuestros hábitos de consumo y disponibilidad espacial será en la mayoría de los casos insuficiente para autoabastecernos. No obstante, suponiendo que contamos con el área disponible para la colocación de todos los paneles necesarios para cubrir nuestra demanda promedio, requeriremos de un criterio bien estudiado para seleccionar la dimensión final: en nuestro ensayo anterior señalamos que una instalación pensada para los meses de mayor demanda y menor nivel de radiación, como lo son los meses de invierno, representará una pérdida económica en los meses de mayor radiación (y en los cuales ¡posiblemente no estaremos en casa por vacaciones!) como son los meses de verano. Simplemente se requiere pensar claramente en lo que se desea. Ahora bien, para una generación pequeña en comparación a la demanda, lo normal es que exista muy poca (o nula) energía sobrante.
Seguramente se preguntarán qué será de nuestra instalación cuando llega la noche. Existen tres elementos que nos quedan por estudiar, como lo son el regulador de carga, el inversor y el banco de baterías que necesitemos adquirir, en caso de que se desee reservar energía de sobra (si se da el caso), o energía no utilizada en el momento, para las horas de oscuridad o simplemente para un momento más apropiado.
Habiendo seleccionado la potencia nominal de los paneles solares, es necesario determinar su forma de conexión (en serie o paralelo) para poder cumplir con los requisitos de corriente y tensión de entrada del dispositivo al cual serán conectados. Consideremos que cada panel de 60 células incluido en un arreglo serie aumenta la tensión en unos 30 voltios aproximadamente, mientras que en disposición paralelo es la corriente la que aumenta, en promedio unos 8A.
Figura 1. Diagrama típico de conexión Panel - Regulador - Baterías - Inversor
En cuanto al controlador, o regulador de carga, es importante destacar que su función es la supervisión y control del nivel de carga de las baterías, transformando a tensión de los paneles FVa la tensión que éstas requieran (normalmente 12, 24, 36, o 48V). Dependiendo del equipo existirá una tensión y una corriente máxima de entrada, lo cual puede condicionar la forma de conexionado de los paneles. Algunos poseen lo que se conoce como “MPPT tracker” lo cual es un sistema de ajuste de la tensión de carga de las baterías en función al punto de máxima potencia del arreglo FV, es decir, que en algún punto del proceso la tensión de carga puede aumentar. Otros trabajan con regulación del tipo “PWM” en la cual se fuerza al módulo a trabajar a la misma tensión de la batería.
El inversor recibirá la energía de la batería en corriente continua para luego realizar la conversión a corriente alterna, y así poder alimentar equipos en el hogar a este nivel de tensión. Cualquier condición límite (demanda excesiva, batería con baja o plena carga, e incluso falta de energía de entrada) ocasionará una desconexión del inversor y/o del regulador de carga. Es importante destacar que existen inversores que incorporan la función del regulador, los cuales son naturalmente más costosos.
Figura 2. Kit comercial de autoconsumo de energía solar, con almacenamiento y sin inyección a red.
Una posibilidad de los inversores es la de permitir la conexión a la red eléctrica. Los llamados “inversores de conexión a red” tienen características adicionales, como por ejemplo, la sincronización del nivel de tensión de suministro en la residencia contra el nivel de tensión de la onda alterna generada. Poseen además mecanismos de desconexión contra fluctuaciones de tensión y apagones. Sin embargo, además del proceso administrativo que implica la generación con conexión a la Red, es necesaria la instrumentación adecuada para vigilar de cerca el proceso de intercambio de energía, sobre todo para aquellos momentos en que estemos entregando: nuestro contador electromecánico no servirá para tales fines.
En España, está implementado un plan de sustitución de contadores electromecánicos por contadores digitales con plan de finalización en el año 2018. Sin embargo, la parte asociada a la comunicación entre los contadores y las compañías distribuidoras aún está por desarrollar. Ahora bien, con un contador de energía adecuado es posible, utilizando su propiedad de medición bidireccional, conocer en qué momento nuestro inversor conectado a Red está entregando energía a la misma, ya que podremos visualizar tanto nuestro consumo como nuestra generación. En estas condiciones, por ahora queda pendiente el proceso de obtención del balance “recursos consumidos” menos “recursos generados” conocido formalmente como “Net Metering” y que actualmente está en funcionamiento en países como Alemania, Italia, Dinamarca y los Estados Unidos.
El autoconsumo actualmente representa una inversión interesante dependiendo de las condiciones bajo las cuales sea diseñada y llevada a cabo la instalación. Cada caso en particular necesitará un estudio específico que determine la tanto la viabilidad (técnica y económica) como el beneficio real (ahorro a largo plazo, practicidad, funcionalidad, etc) para el usuario. Así pues, ¿Te atreverías a instalar tu propio kit de autoconsumo?
Ing. Jonás González Mendible Regidor del Postgrado en Smart Grids 2014 - 2015 La Salle BCN