La necesidad de depender menos de los combustibles fósiles para generar la energía que consumen las personas lleva a seguir desarrollando opciones basadas en recursos naturales. Es decir, fuentes como la luz solar, el viento, el ambiente y la misma capa terrestre. Si bien este esfuerzo considera la producción y distribución masiva de electricidad a partir de energías renovables, la opción de hacer accesible la producción individual para consumo propio siempre ha estado presente. En este artículo, analizaremos brevemente, una por una, las cinco principales energías renovables para autoconsumo.

Solar fotovoltaica, una de las principales energías renovables para autoconsumo

La energía solar fotovoltaica es el resultado de convertir la luz del sol en energía eléctrica mediante materiales semiconductores como el silicio. Esto es lo que conocemos como efecto fotoeléctrico o fotovoltaico. Para lograrlo, estos semiconductores son dispuestos en las celdas que integran un panel solar.

Esta la tecnología es la que más se ha desarrollado para generar electricidad a partir de la mencionada fuente renovable. Bien sea para la distribución masiva, desde grandes plantas, o para el autoconsumo en viviendas y empresas.

Características

En pocas palabras, el proceso comienza cuando la luz solar penetra en las placas fotovoltaicas de un panel. Allí, se excitan los electrones del silicio y de otros materiales hasta llevarlos a un estado de energía superior. Los electrones del semiconductor que están contenidos, se liberarán y actuarán como si estuvieran en un material conductor. Entonces, son capturados y, con ello, se produce una corriente eléctrica.

En principio, es corriente continua no apta para el consumo que pasará a un inversor que la convertirá en corriente alterna, que es la empleada por la mayoría de electrodomésticos y equipos. Lo cierto es que mientras más luz absorban las celdas, más electricidad producirán las placas fotovoltaicas. Para ello, estos dispositivos se instalan en tejados de casas y edificios, así como en cubiertas de naves industriales. Por supuesto, también en extensiones de terreno disponibles.

Similitudes

La energía fotovoltaica tiene una similitud directa con la energía solar térmica, pero difieren en el modo de captación y en los fines para su aprovechamiento.

Ventajas de la energía solar fotovoltaica

• En primer lugar, la energía solar es renovable, abundante y está disponible todos los días. Varios científicos afirman que el sol seguirá brillando durante, por lo menos, 5.000 millones de años más.
• Es una energía limpia y respetuosa con el medioambiente. Su impacto no es ni de lejos parecido al de producir electricidad con combustibles fósiles.
• Normalmente, los costes de mantenimiento de las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo son bajos.
• Reduce la dependencia de la red eléctrica convencional y, por tanto, disminuye el consumo de la factura eléctrica.
• Los fabricantes de paneles solares más reconocidos del mercado ofrecen garantías de 25 a 30 años para sus productos.
• En España, tienes la opción de acogerte al autoconsumo con excedentes, con o sin compensación previsto en el Real Decreto 244/2019. En el primer caso, puedes inyectar los excedentes de electricidad no consumidos a la red eléctrica convencional y recibir una compensación en tu factura. Por su parte, en el segundo podrás vender los excedentes a la empresa distribuidora a precio de mercado.
• Puedes obtener una subvención oficial para cubrir parcialmente los costes iniciales de tu instalación fotovoltaica.

Desventajas de esta energía renovable

• Al igual que todas las fuentes de energía renovables, la solar tiene problemas de intermitencia. No está disponible durante la noche, ni en los días nublados. Para emplear la electricidad generada por los paneles en esas ocasiones, es necesario invertir en baterías solares.
• En realidad, los niveles de eficiencia de los paneles solares son relativamente bajos: entre el 14% y el 25% de la potencia alcanzable en condiciones ideales que no son constantes. Esto determina la cantidad de paneles que necesitarías para cubrir tu demanda energética.
• Si bien, los paneles fotovoltaicos no tienen costes considerables de mantenimiento, son frágiles y pueden dañarse con cierta facilidad. Contar con un seguro para cubrir esta eventualidad sería ideal.

Precio

En la actualidad, el coste de una instalación fotovoltaica ronda entre los 0,60€ a 1,40€ por kilovatio hora (kWh) de consumo. Por tanto, para una vivienda o empresa con un consumo promedio de 6.000 kWh al año, el presupuesto sería de 4.800 a 8.400€. Por esta condición, es una de las más convenientes entre las principales energías renovables para autoconsumo.

Hibridación

Para obtener niveles de ahorro en el término de consumo de la factura de la luz cercano al 100%, una instalación fotovoltaica puede complementarse con un sistema de climatización por aerotermia. De esta energía renovable hablaremos más adelante.

Igualmente, la fotovoltaica puede hibridarse con la energía solar térmica, sistemas geotérmicos y energía eólica con mini aerogeneradores. También hablaremos de estas tecnologías después.

Energía solar térmica, otra las principales energías renovables para autoconsumo

En términos simples, la energía solar térmica consiste en captar el calor del sol; a diferencia de la energía fotovoltaica, que convierte una parte de la radiación electromagnética del sol en electricidad. A nivel de autoconsumo, la solar térmica puede cubrir necesidades tan cotidianas como calentar una edificación en invierno y proveer agua caliente sanitaria. Pero, en escala más amplia, produce energía desde grandes plantas termosolares con su complejo sistema de espejos y su torre central, donde el vapor a alta temperatura alimenta una turbina generadora de electricidad.

Simplemente, los paneles solares térmicos captan la luz solar para calentar una sustancia, que suele ser agua o agua con glicol, alojada en ellos. De ahí, pasan a un sistema de tuberías que permitirá proveer a la edificación de agua caliente sanitaria y para que circule en instalaciones de suelo radiante. Por eso, podríamos decir que esta es la más básica de las principales energías renovables para autoconsumo.

Características

Por lo general, una instalación solar térmica está integrada por los siguientes subsistemas:

• Captación. Es el que transforma la energía solar en térmica. Hay varias tecnologías para ello; pero la más común son los paneles solares térmicos.
• Intercambio. Se trata del subsistema que transfiere la energía captada por el circuito anterior al acumulador.
• Acumulador. Como su nombre lo indica, es el sistema que almacena la energía en forma de agua caliente para su empleo posterior.
• Apoyo. Su función es asegurar el suministro de agua caliente sanitaria, cuando la energía solar no está en capacidad de cubrir toda la demanda.
• Regulación y control. Monitoriza el funcionamiento adecuado de toda la instalación mediante termostatos, sondas de temperatura y un panel central donde se supervisa el sistema.
• Transporte. Este circuito permite el intercambio energético entre las tuberías, válvulas y todos los subsistemas detallados.

Ventajas de la energía solar térmica

En comparación con los paneles solares fotovoltaicos, los sistemas de energía solar térmica son mucho más eficientes. Los equipos termosolares recolectan el calor de los rayos del sol en una proporción del 80 al 90%. Por el contrario los paneles solares más avanzados aún no superan el 25% de transformación de la energía solar en electricidad. Por si fuera poco, la solar térmica produce agua caliente incluso en los días nublados y fríos.

Aproximadamente, una superficie de paneles térmicos de un metro cuadrado puede cubrir las necesidades de calefacción de 10 metros cuadrados de superficie. En este sentido, puede lograrse una reducción del consumo energético entre un 20 y un 35% para este propósito.

Desventajas de la energía solar térmica

• Los equipos de autoconsumo con energía solar térmica solo proveen agua caliente sanitaria y cubren algunos sistemas de climatización. Por su parte, la electricidad producida por los sistemas fotovoltaicos tiene múltiples usos, desde el consumo cotidiano hasta la recarga de vehículos eléctricos.
• La mayor parte de los equipos de termosifón o circulación forzada para autoconsumo termosolar tienen una garantía entre los 5 y 10 años, como máximo. Claro que pueden durar más que eso, pero solo si cuentan con el debido mantenimiento. Este último proceso suele ser complejo. En particular, los equipos de circulación forzada incluyen una bomba hidráulica que requiere revisión cuidadosa a fin de evitar la corrosión del acumulador de agua. Para esto, ha de cambiarse cada año el ánodo de magnesio que controla el efecto de la cal en este dispositivo. Por igual, estos sistemas suelen perder glicol por lo que es necesario reabastecerlos de este fluido cada cierto tiempo.

Precios

El coste de una instalación solar térmica dependerá de sus dimensiones, la calidad de los equipos y la facilidad de su ejecución. La inversión podría estar entre los 600€ y los 1.000€ por metro cuadrado de captación para instalaciones con paneles planos, y entre 900€ y 1.400€ m² de captación para sistemas con tubos de vacío.

Minieólica, parte de las principales energías renovables para autoconsumo

En pocas palabras, la energía minieólica aprovecha el viento para generar electricidad mediante la utilización de aerogeneradores de potencia inferior a los 100 kW. Difieren de los grandes parques eólicos, con aerogeneradores inmensos y mucho más potentes, porque los miniaerogeneradores están diseñados para el autoconsumo en hogares, granjas y pequeñas empresas.

Características

El calentamiento desigual de la superficie de la Tierra por el sol produce el viento. En concreto, los aerogeneradores convierten la energía cinética del viento en electricidad limpia. Sencillamente, el viento hace girar las aspas del aerogenerador, creando la energía cinética que capta un rotor para transformarla en movimiento rotatorio para impulsar a un generador de electricidad.

• Las aspas de un aerogenerador giran a una velocidad media de 175 a 500 revoluciones por minuto (rpm). Algunas llegan hasta las 1.150 rpm.
• Por un lado, los aerogeneradores horizontales requieren estar orientados en la dirección del viento, bien sea de forma manual o mediante un mecanismo de control. Pero las turbinas de eje vertical no necesitan dicho sistema de control, por lo que no importa en qué sentido sople el viento. La posición del rotor siempre será la correcta.
• Los miniaerogeneradores pueden conectarse a la red eléctrica o funcionar sin conexión a esta.

Ventajas de la minieólica

• El viento es un recurso renovable, abundante y gratuito. Por esta razón, la minieólica es una de las más elementales entre las principales energías renovables para autoconsumo.
• Asimismo, el funcionamiento de los pequeños aerogeneradores no daña la calidad del aire, como sí lo hacen las centrales eléctricas que dependen de los combustibles fósiles. La minieólica no emite contaminantes que producen lluvia ácida, humo, smog, etc. En general, la energía eólica utiliza 600 veces menos agua que la nuclear y 500 veces menos que el carbón para generar la misma cantidad de electricidad.
• Al día de hoy, la eólica es considerada la fuente de electricidad más barata que existe. Para abastecer el consumo de una residencia con miniaerogeneradores se requieren menos de 5 metros por segundo de velocidad anual del viento. Con una instalación bien ubicada es factible recuperar la inversión en 15 años.

Desventajas de las minieólicas

• A decir verdad, el viento es un recurso muy impredecible. Estimaciones dentro del sector revelan que los aerogeneradores a menudo funcionan del 30% al 40% de su capacidad. Si no hay viento, pueden ocurrir cortes de energía.
• Por otro lado, las tormentas y los vientos fuertes pueden dañar y hasta destruir los miniaerogeneradores eólicos.
• Incluso, los aerogeneradores pequeños ponen en riesgo a las aves que vuelan demasiado cerca de las aspas giratorias. Aunque este peligro está disminuyendo con los generadores verticales.
• Por su tamaño y por el espacio que ocupan, las turbinas eólicas pequeñas tienen un impacto menor en cuanto a contaminación acústica en comparación a las grandes turbinas o las centrales eléctricas convencionales. No obstante, los aerogeneradores, en general, elevan el ruido hasta 50 o 60 decibelios. Por tanto, aún preocupa el zumbido que producen las aspas.

Precio

El precio por kW de una instalación minieólica ronda entre los 1.000€ y los 3.000€. En este sentido, un aerogenerador de 1,5 kW requiere una inversión entre los 1.500€ y 4.500€. Normalmente, el precio incluye la instalación por técnicos cualificados.

Hibridación

La hibridación más común de las instalaciones minieólicas de autoconsumo es con energía solar fotovoltaica.

Aerotermia, una opción “hibridable” entre las principales energías renovables para autoconsumo

La aerotermia es una tecnología que emplea bombas de calor para extraer la energía ambiental presente en el aire. Dichos sistemas convierten esta energía en calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria tanto para el sector residencial como para el industrial mediante el denominado ciclo termodinámico.

Características que hacen a la aerotermia una de las principales energías renovables parra autoconsumo

Las bombas de calor transfieren temperatura entre dos ambientes (externo/interno) a distinto nivel térmico, haciendo que el calor fluya de una temperatura más baja a una más alta. Con este propósito, utiliza un gas refrigerante que circula en un ciclo termodinámico cerrado. En el mismo, el estado físico del fluido se modifica para permitir la mencionada transferencia de calor del entorno frío al caliente gracias a un trabajo mecánico. Este se realiza con la participación de cuatro componentes:

• Compresor, que incrementa la presión del fluido refrigerante e impulsa su movimiento por todo el circuito.
• Condensador, donde se produce la condensación del refrigerante, aportando calor al medio externo de este componente.
• Válvula de expansión, que produce una pérdida de carga que disminuye la presión que trae el refrigerante desde el condensador.
• Evaporador, donde el refrigerante se evapora y absorbe el calor del medio externo al evaporador.

En esencia, lo que ocurre es la absorción en el evaporador del calor del medio frío (enfriamiento) y la cesión de este calor en el condensador, conjuntamente con la energía aportada al compresor para su funcionamiento, al medio caliente (calentamiento), dando lugar a la transferencia de calor que mencionamos.

• En verano, las bombas aerotérmicas aire-aire transportan el calor interno al exterior y transfieren el aire fresco a la estancia mediante fancoils. Durante el invierno, extraen el calor externo y lo aportan al interior del mismo modo.
• Por otra parte, las bombas aerotérmicas aire-agua realizan el mismo intercambio térmico mediante a un circuito de agua que se enfría y se calienta. Este mismo fluido climatizará el aire ambiente a través de fancoils y suelo radiante/refrescante. Y también aportará agua caliente sanitaria.

Ventajas de aerotermia

• Para climatizar espacios y suministrar agua caliente para suelo radiante y uso sanitario, las bombas de calor producen 4kW térmicos por cada kW que consumen. De modo que, además de ser una de las principales energías renovables para autoconsumo, es uno de los sistemas de climatización más eficientes del mercado.
• Cubre los requerimientos de aire acondicionado, calefacción y agua caliente sanitaria con el mismo sistema.

Desventajas de la aerotermia

• Su coste inicial es elevado.
• No es recomendable en zonas geográficas muy frías, ya que su rendimiento disminuye y requeriría compensación mediante otros componentes.

Precios

El coste de un equipo de aerotermia para climatización y agua caliente, para una vivienda o local de 100 m² está entre 13.300€ y 15.350€. El precio incluiría montaje e instalación de suelo radiante.

Similitudes e hibridación

Por el tipo de equipo que emplea (bomba de calor) tiene una coincidencia con la geotermia. Respecto a la hibridación, está comprobado que combina perfectamente con un sistema fotovoltaico, ya que este proveería la electricidad para el funcionamiento de la bomba de calor. De tal manera, se pueden lograr, como dijimos, ahorros cercanos al 100% del término de consumo de la factura.

Geotermia, otra de las principales energías renovables para autoconsumo

La geotermia aprovecha la energía calórica contenida en la Tierra y que esta emite desde el núcleo hasta sus capas externas. Por tanto, toda energía presente en el interior del planeta, incluyendo aguas subterráneas y volcanes, es energía geotérmica. Como puede emplearse en el sector residencial y en pequeñas empresas, está entre las principales energías renovables para autoconsumo. En función de ello, se emplean bombas de calor similares a las de la aerotermia. 

Sin embargo, el espectro de la geotermia es amplio y abarca cuatro categorías:

• De alta temperatura, mayores a 150ºC. Esta se da en yacimientos y es empleada para generar electricidad.
• Media temperatura, entre 100 a 150ºC. Usada para generar electricidad y en aplicaciones térmicas industriales.
• Baja temperatura, de 30 a 100ºC. También cubre aplicaciones térmicas en industrias, al igual que de calefacción y agua caliente sanitaria.
• Muy baja temperatura, menor a 30ºC. Utilizada para climatización y agua caliente, mediante bomba de calor.

Funcionamiento

Entre los 5 y los 10 metros de profundidad, la temperatura del subsuelo es de 15ºC. Desde allí, aumenta 3ºC por cada 100 metros. Cabe destacar que de los 15 a casi 20ºC que hay hasta los 150 metros de profundidad pueden utilizarse para generar calor en invierno. Esto es factible porque el subsuelo está más caliente que la temperatura ambiente. A la inversa, es posible aportar frío en verano, porque la temperatura subterránea es más baja que en la superficie durante esa estación.

Aprovechar esta temperatura subterránea requiere una excavación para enterrar tuberías de polietileno provistas con líquido caloportador (generalmente agua y glicol). El líquido caloportador absorbe el calor del suelo y lo lleva a la bomba de calor geotérmica. En esta, el líquido caloportador aporta su calor a otro fluido más frío. Al aumentar su temperatura este último se evapora y pasa al condensador que incrementará su presión y temperatura. De este modo, podrá calentar el suelo radiante de la edificación y el sistema de ACS.

Ventajas de esta energía renovable, geotermia

• Es una energía renovable, ecológica y segura.
• La bomba de calor geotérmica genera 6 kW térmicos por cada kW consumido.
• Su mantenimiento es mínimo.
• Proporciona un ahorro a largo plazo.

Desventajas de la geotermia 

• Requiere un estudio de la composición del suelo y del clima.
• No es apta para todas las zonas geográficas.
• La inversión inicial es muy alta respecto a otras energías.

Precios

Una instalación de geotermia para una vivienda o local de 170m² tiene un coste aproximado de 22.000€, amortizable en más de 15 años.

Y tú, ¿Cuál de las principales energías renovables para autoconsumo prefieres?

Este breve análisis puede ayudarte a elegir entre todas estas opciones cuál es la que mejor encaja con tu proyecto de autoconsumo. Si crees que la solar fotovoltaica es la más conveniente para tu comunidad de vecinos, vivienda o empresa, consúltanos cualquier duda.

En E4e Soluciones tenemos más de 15 años de experiencia en el diseño y desarrollo de instalaciones de autoconsumo fotovoltaico. Durante este tiempo hemos asumido proyectos de diversos tamaños y complejidades para industrias y empresas de diferentes sectores. Y también para comunidades de propietarios. Precisamente, la percepción de nuestros clientes satisfechos es que la energía fotovoltaica es la más efectiva de entre las principales energías renovables para autoconsumo.