Es lógico que cuando consideramos la energía solar fotovoltaica como una opción para disminuir los costes de la factura eléctrica, tengamos en cuenta la inversión. Las instalaciones fotovoltaicas tienen como componente principal los paneles solares que captan los rayos del sol y los transforman en energía eléctrica de corriente continua. Pero también incluyen inversores que convierten esta en la corriente alterna apta para el funcionamiento de la mayoría de electrodomésticos y equipos de uso cotidiano. Por otro lado, están los optimizadores, reguladores de carga, cableado, equipamiento de seguridad y conexión a tierra y baterías para almacenamiento entre otros elementos. Obviamente, la instalación y todos estos instrumentos tecnológicos suponen un coste que requiere una inversión inicial significativa. Entonces, ¿cuándo y cómo se produce el ahorro con placas solares?

La anterior es una pregunta que trataremos de explicar a detalle en este artículo. Como adelanto, podemos indicar que el coste de las inversiones de las instalaciones fotovoltaicas cada vez es menor. Esto se debe a que el coste de los paneles solares ha ido disminuyendo a medida que aumenta la demanda. Uno de los aspectos más positivos de las instalaciones fotovoltaicas es la inmediatez con la que empiezas a amortizar la inversión. De hecho, desde la primera factura eléctrica en la que contamos con la instalación, se ve claramente una reducción significativa de la misma.

El efecto fotovoltaico, elemento principal del ahorro con placas solares

Creemos pertinente que conozcas algunos detalles sobre cómo se produce el efecto fotovoltaico al incidir la luz solar en los paneles solares. No pretendemos hacer un tratado profundo, pero sí que comprendas mejor cómo ocurre este fenómeno.

Para empezar, recordemos que en una hora, la luz solar que llega al planeta Tierra puede proporcionar más energía de la que consumimos los humanos a nivel global en todo un año. Sin embargo, apenas una mínima parte de esta es procesable y aprovechable. Una de las formas de hacerlo es mediante los paneles solares. Estos módulos están compuestos por células de silicio y otros elementos que indicaremos más adelante. Estos, más la luz del sol, hacen posible el ahorro con placas solares.

Composición de las celdas fotovoltaicas

El silicio posee 4 electrones en su capa exterior y, cuando se agrupan gran cantidad de átomos de silicio, se genera una red cristalina.

Al añadir fósforo a la fórmula, aportamos una mínima cantidad de átomos con 5 electrones en sus capas exteriores. El compuesto continúa formando cristales, pero habrá varios electrones flotando libremente, porque no caben en ninguna parte de la estructura cristalina. Al contrario, si sumamos un elemento como el boro, con solo 3 electrones en su capa exterior quedará un espacio libre de electrones en la estructura.

Entonces, la suma del silicio con el fósforo forma un semiconductor negativo (n), porque al combinar los 5 electrones de fósforo habrá un exceso de electrones exteriores. A diferencia de la asociación del silicio con el boro que tiene 3 electrones, por lo que podemos definirlo como un semiconductor positivo (p) que deja el referido espacio libre de electrones cargado positivamente.

Pues bien, las celdas de los paneles solares consisten, básicamente en la combinación de semiconductores “n” (silicio/fósforo) y “p” (silicio/boro). Una vez juntos, los electrones “extras” de los semiconductores “n” ocupan los espacios libres de los semiconductores “p”, generando una franja denominada región de agotamiento que se carga negativamente por el citado desplazamiento de electrones. Aquí es cuando la luz solar entra en juego.

El efecto fotovoltaico

Al exponer las celdas a la luz, los fotones que esta aporta desplazan a los electrones que llenaron los espacios de los semiconductores “p». Los electrones “arrancados” dejan libres espacios que serán llenados por otros electrones que igualmente, fueron despojados de su propio átomo.

El objetivo de la celda es impulsar la migración de los electrones libres de un material semiconductor a otro, buscando espacios que llenar. Esto es lo que genera una diferencia de potencial y, por lo tanto, una corriente eléctrica. En otras palabras, se producirá un flujo de electricidad del punto de mayor potencial al de menor potencial hasta que el potencial de ambos sea el mismo.

Factores que influyen en el ahorro con placas solares

En realidad, el rendimiento y generación eléctrica no son las mismas para todas las instalaciones de autoconsumo fotovoltaico. Estas dependerán de diversos factores. Uno de ellos es la cantidad de espacio disponible para colocar el número de paneles solares necesarios. Claro está, también cuenta la potencia máxima prometida por el fabricante en condiciones ideales y el rendimiento real de cada módulo. En este punto, además, debemos añadir la relevancia del tipo de silicio con el que están elaborados estos dispositivos.   

También, en el ahorro con placas solares influirá de manera muy determinante la orientación que se les dé a estas para aprovechar la mayor cantidad de irradiación solar durante el día.

Tipos de placas solares y sus potencias

Los paneles solares más utilizados en instalaciones fotovoltaicas tienen como componente esencial el silicio, bien sea monocristalino o policristalino.

Los monocristalinos están elaborados con silicio de alta pureza procedentes de un mismo bloque. Su color es negro y presentan como característica diferencial que las esquinas de sus celdas están truncadas.

Por su parte, para la elaboración de las placas solares policristalinas (p-SI) los fabricantes emplean trozos de silicio fundido que se dejan fragmentar y enfriar. Puedes identificarlas por su color azul y sus esquinas completas.

El desarrollo tecnológico permite el surgimiento de avances en la elaboración de paneles solares, entre ellos:

• Paneles de célula partida. Hablamos de placas de 144 células divididas por la mitad. Sus celdas presentan un tamaño más reducido para que su cantidad sea mayor. Por esta característica, responden mejor ante altas temperaturas y son más eficientes. Además, las posibilidades de rupturas son menores y su vida útil es más larga.
• PERC. Es una tecnología incluida en muchos modelos de placas solares que consiste en dotar a estas de un emisor pasivado y una célula trasera. De allí sus siglas que significan Passivated Emitter Rear Cell. Con esta capa puede captar más luz solar y convertirla en electricidad, por lo que puede aportar más eficiencia. Las placas PERC reducen la recombinación posterior, evitando que las longitudes de onda más largas se conviertan en calor. Gracias a esto, las altas temperaturas no afectan su rendimiento. Una placa con PERC podría llegar a generar 5% más energía que las placas solares convencionales.

Potencia pico y rendimiento

Otros factores que influyen en el ahorro con placas solares son la potencia pico o potencia máxima prometida por el fabricante y el rendimiento real de cada módulo. La potencia pico de la placa, expresada en Watts o vatios, indica la producción máxima de energía que puede producir el módulo en condiciones ideales de luz solar y temperatura. Las mismas son: 1.000 W/m2 (vatios por metro cuadrado) de irradiancia perpendicular, distribución espectral AM1.5G y 25°C de temperatura constante en la placa. Ciertamente, estas condiciones no se dan de manera estable, pero sirven de referencia para medir la potencia pico de los paneles.

Los módulos más comunes ofrecen potencias pico entre 250 y 550 vatios. Pero varias empresas están ofreciendo placas premium con más de 600 W de potencia pico. Con semejante potencia necesitarías menos cantidad de módulos para cubrir la demanda energética de tu empresa o comunidad de vecinos. Obviamente, estas opciones son las más costosas.

Mientras que la eficiencia de un módulo fotovoltaico es el porcentaje de irradiación solar que recibe la superficie de un panel y que se transforma efectivamente en electricidad. Al respecto, los avances tecnológicos más recientes impulsaron un incremento de la eficiencia de conversión de una placa del 15% hasta el 23 y 25% en algunos casos.

La ubicación y la inclinación también determinan el ahorro con placas solares

Sin duda, la ubicación geográfica de tu proyecto de autoconsumo es influyente en la cantidad de energía que este genera. Y por supuesto en el ahorro con placas solares que puedas obtener. Cada localidad y comunidad autónoma de España tiene un promedio anual de irradiación solar nominal distinto. Aparte de eso, también cuentan las variaciones que este factor experimenta durante las cuatro estaciones del año.

Para calcular el promedio de radiación en tu comunidad autónoma y ciudad, puedes emplear la herramienta «open data» Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) de la Unión Europea. También puedes consultar la plataforma ADRASE, del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas.

El valor de la irradiación solar se expresa en kilovatios por hora por metro cuadrado (kWh/m²). De esta forma, una instalación fotovoltaica en Madrid, con paneles solares inclinados a 35⁰, podría recibir una media de irradiación sobre los 2.000 kWh/m² por año.

La orientación y el ángulo de inclinación de las placas solares

En esta misma perspectiva, calcular la orientación y la inclinación más convenientes de los paneles solares es crucial para obtener el mayor rendimiento posible de los mismos. La orientación más común es hacia el sur, ya que en esta dirección los módulos reciben la radiación solar durante la mayor parte del día. No obstante, la orientación hacia el Este o el Oeste no alteraría significativamente la generación de energía. Por tanto, es importante determinar el ángulo de inclinación de los módulos solares y el ángulo azimut.

El ángulo de inclinación es el que tendrán los paneles respecto al ras del suelo, en caso de disponerse en una superficie plana. Pero, si los techos o cubiertas están inclinados, es preciso considerar el grado de declive de estas respecto a la horizontal.

En paralelo, el ángulo azimut determinará la orientación de los paneles. Dicho de otro modo, establecerá el ángulo de desviación que tiene como referencia la dirección hacia el sur.

Precisamente, la plataforma PVGIS es la que más utilizan los expertos de empresas como E4e Soluciones para calcular los ángulos de los que hemos hablado. Para este propósito es necesario ubicar el lugar exacto donde estará el proyecto fotovoltaico en el mapa suministrado por la aplicación. De esta forma, es viable identificar tanto latitud como longitud correctas. Igualmente, los ingenieros introducen otros datos claves para la estimación. Entre ellos, la potencia instalada que tendrá la instalación y un valor negativo de ángulo azimut si la superficie no está totalmente orientada hacia el sur.

Variables legales y económicas que condicionan el ahorro con placas solares

Hasta aquí, hemos abordado factores técnicos que inciden en la cantidad de energía que puede obtenerse de una instalación fotovoltaica. Ahora, pondremos el foco en los tipos de autoconsumo contemplados en el Real Decreto 244/2019. Así como en las modalidades de contrato en el plano de la inversión que determinarán cómo y cuándo comenzarás a disfrutar del ahorro con placas solares.

Tipos de autoconsumo

El artículo 4 del Real Decreto 244/2019, de 5 de abril, el cual regula las condiciones administrativas, técnicas y económicas del autoconsumo de energía eléctrica, define las modalidades a las que deben acogerse las instalaciones de este tipo:

• Autoconsumo sin excedentes. Es decir, que la instalación solo tiene capacidad para proveer total o parcialmente la energía que requiere el consumidor, sin generar energía sobrante. Al escoger esta modalidad deberás instalar un mecanismo antivertido que impida la inyección de energía excedentaria a la red de transporte o de distribución.
• Modalidad de autoconsumo con excedentes. Las instalaciones acogidas a este tipo podrán, además de suministrar energía para autoconsumo, inyectar energía excedentaria en las redes de transporte y distribución. En el mismo momento, la modalidad de autoconsumo con excedentes, se divide en:

– Acogida a compensación. Además del ahorro en la factura de luz que reporte tu instalación, puedes acordar con tu distribuidor una compensación por la energía excedentaria que no consumas y viertas a la red. – No acogida a compensación. De acuerdo al decreto citado, esta modalidad está reservada a instalaciones con potencia superior a 100 kW. Si es tu caso, además de cubrir el consumo eléctrico de tu empresa o comunidad de vecinos, puedes vender los excedentes a tu distribuidora. El autoconsumo también puede ser individual o compartido, dependiendo del número de usuarios asociados a la instalación.

El tipo de contrato también influye en el ahorro con placas solares

En efecto, la modalidad de contrato bajo el que adquieras tu instalación de autoconsumo determinará en qué momento y en qué condiciones empezarás a percibir el ahorro con placas solares. Para tener tu sistema fotovoltaico, puedes optar por un contrato EPC o PPA con la empresa instaladora.

EPC

EPC o contrato de ingeniería, adquisición y construcción, es la compra del proyecto “llave en mano”. En este sentido, la empresa de servicios energéticos (ESE) asume el proceso de instalación del sistema fotovoltaico en su totalidad. Esto incluy; evaluación técnica del sitio, diseño del sistema, suministro de todos los componentes, trámites de legalización, instalación y puesta a punto.

Bajo esta modalidad, el cliente paga el total del coste de la instalación y pasa a ser propietario inmediatamente de la misma. La amortización promedio de la adquisición de estos sistemas está entre los cinco y siete años. De modo que, si escoges esta modalidad, invertirás el equivalente de tu ahorro energético durante el período de amortización. Finalizado el mismo, disfrutarás de dicho ahorro durante el resto de la vida útil de los paneles solares, que está entre los 25 y 30 años.

PPA

Por otra parte, puedes beneficiarte de las condiciones de un contrato PPA o acuerdo de compra de energía (por sus siglas en inglés). Para ello, la ESE que selecciones para tu proyecto debe evaluar si se dan las condiciones para ello. De comprobarse la viabilidad de la instalación para tal acuerdo, no requerirás inversión inicial. En compensación, estableces con la empresa un contrato de alquiler de la instalación. Así, vas pagando las cuotas a la compañía con lo ahorrado en la suma de la factura de la red convencional.

Por lo general, estos contratos duran de doce a quince años, mientras la ingeniería amortiza el coste de la instalación. Finalizado el contrato, la instalación pasa a ser de tu propiedad y no pagarás más por la energía que consumes de tu sistema. Lo que también es un negocio rentable si consideras la vida útil de las placas solares que ya expusimos.

En E4e Soluciones garantizamos el ahorro con placas solares

Ya sea en la modalidad EPC o PPA, en E4e Soluciones asumimos nuestros proyectos de autoconsumo fotovoltaico de manera integral. Esto es: con todos los procesos y trámites pertinentes y lo entregamos “llave en mano” en ambas opciones de contrato. Por si fuera poco, garantizamos el ahorro en el consumo de energía de la red convencional.

En E4e Soluciones contamos con más de 12 años de experiencia en la instalación de sistemas de autoconsumo fotovoltaico para empresas y comunidades de vecinos. ¡Contáctanos ya para obtener el ahorro con placas solares que esperas!