Dimensionado de una instalación de autoconsumo

Diagrama

flowchart TD
  C["1 · Consumo<br/>anual y por horas<br/>(facturas, curva horaria)"] --> P["2 · Potencia pico candidata<br/>consumo / producción específica"]
  T["Tejado: superficie,<br/>orientación, sombras"] --> P
  P --> E["3 · Producción y autoconsumo<br/>PVGIS o simulación horaria"]
  E --> EC["4 · Economía<br/>ahorro directo + compensación<br/>plazo de recuperación"]
  EC --> P
  EC --> INV["5 · Inversor<br/>ratio CC/CA 1–1,3"]
  INV --> S["6 · Strings<br/>temperaturas extremas"]
  S --> CAB["7 · Cables y protecciones<br/>CC y CA (ITC-BT-40)"]
  CAB --> TR["8 · Modalidad y trámites"]

Explicación

1. El consumo

• Consumo anual, de las facturas de un año completo.
• Curva horaria: las distribuidoras la ofrecen con los contadores digitales (directamente o a través de sus plataformas de datos). Indica a qué horas se consume, que es lo que decide cuánto se autoconsume.
• Cambios previstos: un coche eléctrico, una bomba de calor, teletrabajo… Cambian mucho el resultado.

2. La potencia pico candidata

Una primera estimación:

$P_p \approx \frac{E_{consumo,anual}}{Y}$

con $Y$ la producción específica del tejado en kWh/kWp al año (Radiación solar y producción). Es la potencia que produciría al año lo mismo que se consume. A partir de ahí se prueban tamaños algo menores y mayores.

La limita el tejado: un módulo de unos 450 Wp ocupa unos 2 m², más los pasillos y separaciones de seguridad. Y las sombras pueden dejar inútil parte de la superficie.

3. Producción y autoconsumo

• La producción mensual y anual, con PVGIS o con el programa del fabricante, para la orientación e inclinación reales.
• El porcentaje de autoconsumo: la parte de la producción que se consume en el momento. Se calcula cruzando hora a hora la producción con la curva de consumo. En una vivienda sin batería suele quedar entre un 30 y un 50 %; más alto con instalaciones pequeñas o con consumo diurno, más bajo con instalaciones grandes.
• La cobertura (autosuficiencia): la parte del consumo que cubre la fotovoltaica.

4. La economía

El ahorro anual tiene dos partes (Autoconsumo, modalidades y trámites):

$\text{Ahorro} = E_{auto} \cdot p_{compra} + E_{exc} \cdot p_{exc}$

con el límite de que la compensación de cada mes no puede pasar del término de energía de ese mes. Como $p_{exc}$ es bastante menor que $p_{compra}$, cada kWp adicional ahorra menos que el anterior: la instalación más grande ahorra más euros, pero tarda más en pagarse. El plazo de recuperación simple es:

$\text{Plazo} = \frac{\text{Coste}}{\text{Ahorro anual}}$

En viviendas suele salir de 5 a 10 años, según el precio de la energía, el coste y el porcentaje de autoconsumo; los módulos duran más de 25.

5. El inversor

• Potencia nominal según la potencia pico, con un ratio CC/CA de 1 a 1,3 (Strings en serie y en paralelo).
• Monofásico o trifásico según el suministro (Inversores).
• Tantos MPPT como orientaciones distintas.
• Si se piensa en batería, aunque sea más adelante, conviene un híbrido.

6. Los strings

Con la ficha del módulo y la del inversor, y las temperaturas extremas del sitio (CP20 · Cuántos módulos por string).

7. Cables y protecciones

• Continua: cable solar, fusibles si hay 3 o más strings, seccionador y protector (Lado de continua, cableado y protecciones).
• Alterna: circuito dedicado, 125 %, caída ≤ 1,5 %, magnetotérmico y diferencial tipo A (Lado de alterna y conexión a la instalación).
• Tierra: estructura y masas a la tierra de la instalación.

8. Modalidad y trámites

Con o sin excedentes, compensación, MTD o proyecto, permisos (Autoconsumo, modalidades y trámites).

Criterios prácticos

• Para una vivienda con compensación, una instalación que produce al año entre el 70 y el 100 % del consumo suele dar un buen equilibrio entre ahorro y plazo de recuperación.
• Sin excedentes, se dimensiona más pequeño: lo que no se consume se pierde.
• Una ampliación futura (coche eléctrico, bomba de calor) justifica dejar sitio en el tejado y margen en el inversor.

Fórmulas

Qué dice el REBT

En la práctica

Para practicar

• Test: Test · Fotovoltaica
• Flashcards: Flashcards · Fotovoltaica
• Casos prácticos: CP25 · Dimensionado de una vivienda · CP18 · Producción de un tejado orientado al sur y al este · CP20 · Cuántos módulos por string · CP22 · Línea del inversor al cuadro de la vivienda
• Relacionado: Radiación solar y producción · Autoconsumo, modalidades y trámites · Baterías y almacenamiento