Consejos prácticos para el diseño de una instalación de autoconsumo fotovoltaico

Curvas de consumo

Una parte importante para poder dimensionar correctamente un sistema fotovoltaico radica en la importancia de saber interpretar bien las curvas de consumo. Estas son el ejemplo de lo que cada hogar, local comercial o empresa toma de la red eléctrica para satisfacer sus requerimientos energéticos.

Saber analizar las curvas, nos va a permitir elegir entre si necesitamos más o menos potencia en módulos a instalar, así como la elección de la tecnología del inversor, o si necesitamos añadir baterías y la capacidad de estas. En este caso vamos a ver pequeños ejemplos de curvas y sus características.

Familia con niños en edad escolar y trabajo fuera de casa

Se puede observar que la mayoría de los consumos son a primera hora de la mañana y en la noche, ya que son los momentos en los que toda la familia está en casa. En las horas de mayor producción solar no hay casi consumos, por lo que para este tipo de curva es aconsejable el uso de una batería, de modo que aprovechemos la energía almacenada durante el día.

Personas en teletrabajo o jubilados

En este perfil de curva podemos analizar que tienen un consumo casi parejo durante todo el día, a diferencia de ciertas horas donde hay unos pequeños picos, como son al medio día, a la hora de comer y en la noche, cuando además de la cocina entran a trabajar la iluminación, la televisión y otros elementos. En este caso no aconsejamos el uso de batería, pero sí estimar muy bien el dimensionamiento de la potencia pico a instalar con el fin de que la curva de producción fotovoltaica cubra entre un 65 y 80% los consumos de la casa. Este tipo de instalaciones tienden a amortizarse en menor tiempo ya que la mayoría de la energía producida es autoconsumida directamente.

Autoconsumos industriales

Otros tipos de curvas muy diferentes los encontramos en las grandes instalaciones industriales, que pueden presentar características de grandes consumos todo el día y todo el año, o bien con picos en las horas de oficina, según el tipo de negocio (fabricas o locales comerciales).

En estas instalaciones, la fotovoltaica puede llegar a cubrir entre un 30% y un 40% de los consumos sin la necesidad de instalar baterías. Como la curva de consumo es muy similar a una curva típica de producción fotovoltaica en este caso no interesa poner un acumulador. De nuevo los periodos de amortización se reducen al máximo si instalamos un sistema fotovoltaico con una pauta de consumo de este tipo.

Baterías, cuándo sí y cuándo no

Basándonos en el punto anterior se puede observar que la implementación de un sistema de almacenamiento con baterías puede ser interesante o no según la curva de consumo.

Hoy en día, la mayoría de los clientes quieren baterías, a veces sin importar el coste de las mismas, que por lo general suponen un 70% del precio total del sistema. Para ello es necesario que sepamos recomendar lo mejor para cada cliente según sus pautas de consumo.

Pongamos como ejemplo la siguiente curva de Producción VS Consumo, donde podemos observar que durante todo el día la producción abastece al consumo. Supongamos que no podemos instalar más potencia para cubrir las necesidades energéticas por diferentes razones, tales como espacio en cubierta, mala orientación del tejado, sombras, etc. Así pues, la instalación de baterías para este caso práctico no es viable.

En el siguiente ejemplo tenemos el efecto contrario, la mayoría de los consumos son después de las horas pico de producción y ese exceso lo podemos aprovechar con una batería para usarlo posteriormente.

Descompensación de fases

El concepto de descompensación de fases o de desequilibrio es muy común en sistemas de autoconsumo trifásicos, donde los valores eficaces entre la potencia consumida de cada fase varían considerablemente. Normalmente, esto se debe a la sobrecarga de alguna de las fases de la instalación en función de la cantidad de equipos monofásicos que estén operando en un momento dado. Un sistema trifásico descompensado puede ser un problema si proyectamos una instalación fotovoltaica con inyección cero.

El sistema de inyección cero es la forma de configurar tu instalación fotovoltaica para que los excedentes energéticos no vayan red. Entonces, ¿qué dificultades encontramos con un sistema eléctrico descompensado en cuanto a consumo?

Para que un sistema de inyección 0 cumpla con las especificaciones del RD 244/2019 debe regularse sobre el producto de la fase de menor consumo, haciendo que el inversor pueda limitar mucho su potencia si hay mucha descompensación.

Como solución, antes de proyectar una instalación fotovoltaica, se recomienda instalar un analizador de redes que permite identificar si hay un consumo descompensado y distribuir de la mejor manera posible los mismos para que, en caso de que hagamos uso de un dispositivo de inyección 0, este no afecte negativamente al rendimiento de nuestra instalación.

Tejados con diferentes orientaciones

Una de las dificultades más comunes que nos encontramos en el dimensionamiento de una instalación fotovoltaica son los tejados con diferentes orientaciones. Sin embargo, las soluciones tecnológicas, tanto en equipos como en estructura, nos permiten hoy en día brindar diferentes alternativas para cada tipo de cliente e instalación.

Para ello, debemos tener en cuenta los siguientes aspectos:

• En el tejado con orientación sur, se recomienda instalar la mayor cantidad de módulos y usar el resto del tejado para ayudar a potenciar la producción final. Un módulo con una orientación no óptima tiene pérdidas de más de un 40% en su producción. Para este tipo de casos es donde coge más fuerza el uso de optimizadores, aunque no haya sombras en el tejado.
• Si el tejado es este-oeste, trataremos de instalar la misma cantidad de módulos tanto en un lado como en el otro para equilibrar la producción un 50-50%.
• En inversores con 2 o más MPPTs se puede usar un MPPT para una orientación y el otro para la otra. Esto nos asegura que el inversor siempre estará buscando el punto óptimo de producción para toda la instalación, independientemente de la orientación del tejado. En caso de que tengamos más orientaciones, quizás debamos plantear una solución con optimizadores de potencia.

Tecnología de optimización

Los optimizadores de potencia son el equipo que permite al módulo solar estar en el punto máximo de producción según las condiciones solares, sombreado, temperatura, inclinación, orientación, etc. Cada módulo solar puede llevar un optimizador e incluso optimizadores dobles para interconectar los módulos de dos en dos.

Los optimizadores son de carácter obligatorio en la instalación si el tipo de tecnología de inversión en cuestión carece como tal del sistema MPPT (seguimiento ultrarrápido del Punto de Máxima Potencia) y esta función la realiza directamente el optimizador de potencia, haciendo que dichas instalaciones tengan rendimientos superiores al 85%.

En otros fabricantes, el uso de optimizadores en sus placas es opcional, ya que los inversores poseen incorporado el sistema MPPT con varias entradas o para varias series según su tecnología. En estos casos, puedes seleccionar uno o dos módulos que puedan tener problemas por sombras u orientación diferente, haciendo que este pueda optimizar su producción sin afectar al string de módulos a los que esté conectado ese MPPT.

Cabe comentar que, si tenemos dos string por MPPT, obligatoriamente deben instalarse optimizadores a todos los módulos si queremos usar tecnología de optimización.

Evitar Cliping

El clipping es un problema que puede surgir en una instalación fotovoltaica cuando superamos la intensidad máxima admisible de la entrada MPPT del inversor fotovoltaico al que van conectados los módulos. Pese a que dicho fenómeno no debe suponer daños en el inversor, debe consultarse previamente al fabricante si puede afectar a las condiciones de garantía del mismo. Las nuevas tendencias de módulos en el mercado hacen que tengamos que tener más en cuenta este fenómeno, ya que los valores de intensidad de los mismos se han incrementado, por lo que debemos consultar previamente los valores de Imp e Isc, tanto del inversor como del módulo, para asegurarnos evitar dicho problema.