DOMÓTICA Y ENERGÍA SOLAR: APLICACIONES MÁS COMUNES

Uno de los principales problemas que pueden tener los usuarios que deseen instalar paneles fotovoltaicos en sus hogares es como adaptar sus consumos para que estos se den en las horas de mayor producción solar. La solución más rentable es la aplicación de la domótica, aunque su integración no es técnicamente viable en todos los casos.

ÍNDICE DE CONTENIDOS

• Beneficios de la domótica
• Interruptores inteligentes
• Almacenamiento térmico
• Carga de vehículos eléctricos
• Caso práctico

BENEFICIOS DE LA DOMÓTICA

Cuando una instalación fotovoltaica para el autoconsumo genera más energía que la consumida por el propio emplazamiento, algo muy habitual en la mayoría de sistemas, el exceso generado suele acabar en la red eléctrica, electricidad por la cual normalmente se compensa económicamente al usuario en su factura eléctrica.

Sin embargo, esta compensación es mucho menor que el precio al que un consumidor paga por la energía eléctrica que importa desde la red eléctrica, que puede llegar a ser de dos a tres veces más cara. O visto de otro modo, autoconsumir es, como mínimo, el doble de rentable que verter a la red de suministro. Por ejemplo, para una tarifa PVPC:

Término	Datos de ESIOS del 30/6/19 – Máximo | Mínimo
Precio energía consumida (2.0A)	116,16 | 103,49 [€/MWh]
Precio energía exportada	53,64 | 42,45 [€/MWh]

No obstante, mejorar el ratio de autoconsumo puede ser complicado para muchos usuarios que pasen casi todo el día fuera de casa (e.g. de 9:00 a 18:00). En estos casos, lo ideal es aplicar la domótica para automatizar la activación de algunas cargas cuando haya energía solar disponible.

INTERRUPTORES INTELIGENTES

Los dispositivos más sencillos son los interruptores inteligentes, los cuales permiten limitar la activación de ciertas cargas a un determinado horario o cuando la producción solar sea suficiente para alimentarlas.

Estos aparatos están diseñados para controlar máquinas o aparatos de hasta 3 [kW], como pueden ser bombas de pozo, depuradoras y ventiladores, es decir, aquellos que usen motores eléctricos y no requieran de un control preciso.

La mayor limitación de estos dispositivos es que solo permiten operar las cargas a máxima potencia o mantenerlas apagadas (control ON/OFF), por lo que si no se generan suficientes excedentes, el interruptor no se accionará.

No se recomienda su aplicación para el control de aires acondicionados o aerotermias. Pueden emplearse para programar el uso de radiadores y termoeléctricos, pero para estos hay soluciones más adecuadas y específicas.

ALMACENAMIENTO TÉRMICO

Para los aparatos que funcionan con resistencias eléctricas, como radiadores, depósitos termoeléctricos y resistores de apoyo de las placas térmicas, existen sistemas de control que permiten limitar su consumo exactamente a la cantidad de excedentes disponibles.

Por ejemplo, si en un momento dado se producen 3 [kW] de excedentes, el sistema implantado limitará la potencia consumida por las resistencias a 3 [kW], permitiendo un control mucho más preciso y eficiente que los interruptores.

Además se puede establecer una franja horaria durante la cual se permita accionar las resistencias usando la red eléctrica, lo cual es fundamental, ya que es muy habitual que se de el caso de que los excedentes no sean suficientes como para cubrir la demanda exigida.

Dicha franja debe ser programada en el periodo en el que la energía esté más barata y lo más cerca posible al momento del día en el que se vayan a producir los principales consumos de agua caliente o calefacción, a fin de minimizar las pérdidas con el ambiente.

Hay fabricantes de inversores que ofertan estos dispositivos, lo cual abarata el coste de la inversión al no requerirse de un nuevo vatímetro o sistema de monitorización al usarse los de la propia instalación fotovoltaica. Algunas de ellos son Fronius (Ohmpilot) y SolarEdge (Smart Energy Hot Water).

En esta sección caben destacar los radiadores eléctricos de la gama Ecombi Solar del fabricante Elnur Gabarrón, los cuales están preparados para aprovechar los excedentes de una instalación de autoconsumo, permitiendo disparar hasta casi el 100% el aprovechamiento obtenido en los meses de invierno y otoño.

CARGA DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

Los vehículos eléctricos suponen también un consumo eléctrico importante para aquellos hogares que dispongan de ellos. Si se considera que un español promedio conduce 28,9 [km/día] (datos de MITECO) y que un vehículo eléctrico consume ∼ 15 [kWh] cada 100 [km], se requerirán unos 4,3 [kWh/día] de energía por habitante.

Esta energía puede ser cubierta fácilmente con una potencia fotovoltaica pico de 1-2 [kWp], siempre y cuando se disponga de un cargador capaz de derivar la energía al coche, a parte de que por supuesto se disponga de la posibilidad de cargar durante el día.

Dos de los fabricantes españoles que ofrecen cargadores con esta funcionalidad son Policharger y Wallbox. Algunas marcas de inversores también promocionan sus propios cargadores con esta característica incorporada, como, por ejemplo, SMA (SMA EV Charger) y Fronius (Wattpilot).

También, para aquellos usuarios que vayan a ejecutar la instalación fotovoltaica y el punto de recarga a la vez, está disponible la novedosa opción del inversor-cargador EV Charging Single Phase Inverter de SolarEdge, equipo que combina ambas funciones, si bien tiene dos limitaciones importantes, solo dispone de versión monofásica y no permite el acople de baterías.

CASO PRÁCTICO

Un usuario posee una instalación fotovoltaica de 3 [kWp] que genera en un día medio del año 12 [kWh], de los cuales, la mitad (50%) son excedentes. Desea saber si le es rentable instalar un sistema de control que le permita almacenar dicha energía sobrante en forma de calor en su termoeléctrico, que tiene una capacidad de 100 [l] y que actualmente funciona de noche.

PASO 1 – Inversión requerida.

El sistema de control se compone de un medidor de excedentes, un sensor de temperatura, un modulador de potencia y resto de pequeño material eléctrico. El coste total varía bastante dependiendo de los accesorios necesarios, pero normalmente será inferior a los 1.500 [€] IVA incluido. El listado total de las partidas del presupuesto sería:

• Modulador de potencia o centralita de control.
• Pequeño material eléctrico: cableado, canalizaciones y relés.
• Montaje, puesta en marcha y monitorización del sistema mediante app.
• Sensor de temperatura, no necesario si el termoeléctrico o depósito lo integra.
• Medidor o vatímetro, no necesario si la centralita se puede comunicar con la instalación solar.

PASO 2 – Ahorro anual obtenido.

Como se ha indicado anteriormente, la rentabilidad de autoconsumir y de verter a la red eléctrica son muy dispares, por ejemplo, tomando de referencia los datos de ESIOS del 30/6/19, el ahorro por autoconsumo es de 0,1497 [€/kWh] y por la compensación de excedentes de 0,0611 [€/kWh] (con IVA del 21% e IE del 5,11%). Restando ambas se obtiene el beneficio adicional logrado:

Ahorro real por [kWh] = 0,1497 – 0,0611 = 0,0886 [€/kWh]

También hay que tener en cuenta que el consumo de un termoeléctrico puede ser menor que la energía excedentaria de la planta descrita (6 [kWh/día]). En concreto, para un depósito típico de 100 [litros] que se desee calentar de 15 a 45 [ºC], se requerirían unos 3,5 [kWh/día], es decir, seguiría habiendo 2,5 [kWh/día] de excedentes vertidos a la red y por lo tanto el ahorro final sería:

Ahorro total para un depósito de 100 [litros] = 0,0886 · 3,5 = 0,31 [€/día] | 113,15 [€/año]

PASO 3 – Análisis y conclusiones.

Comparando el ahorro anual con la inversión exigida se obtiene un periodo de recuperación inferior a los 14 años, suponiendo un coste de la energía constante, u 11 años si este aumentase a un ritmo del 3 [%/año]. Bajo estas premisas, el sistema permitiría tras 15 años un ahorro neto de ~ 200 a 600 [€] y mejorar el ratio de autoconsumo del 50% al 79%.

Cabe aclarar que se ha tomado un horizonte de 15 años al ser este la vida media media de los termoeléctricos y otras tecnologías para generar ACS, como colectores térmicos o aerotermias, sin embargo, la vida útil del sistema de control en sí mismo suele ser superior, cercana a los 20-30 años de la propia instalación fotovoltaica.

También hay que tener en cuenta que el caso estudiado es el más común que puede encontrarse en un hogar promedio español de 3-4 personas, no obstante, dado que el coste del sistema de control apenas varía hasta los ~ 10 [kW] de potencia, la rentabilidad de este aumentará bastante en edificios con mayores consumos de ACS, siempre y cuando haya suficientes excedentes disponibles:

Volumen a calentar	Ahorro anual	Retorno y rentabilidad
100 [l]	113,15 [€/año]	< 14 [años] | ~ 200 [€]
200 [l]	226,30 [€/año]	< 7 [años] | ~ 1.900 [€]
300 [l]	339,45 [€/año]	< 5 [años] | ~ 3.600 [€]