Esta publicación tiene como objetivo exponer y analizar los resultados energéticos recopilados durante 1 año de 15 plantas de autoconsumo fotovoltaico, ubicadas en Andalucía y de potencias inferiores a los 10 [kWp] con el fin de establecer una metodología que permita estimar que porcentaje de autarquía o cobertura aportará una instalación fotovoltaica a una vivienda.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
- Datos recopilados
- Resultados del análisis
- Impacto de los excedentes
- Matices y consideraciones
- Caso práctico
DATOS RECOPILADOS
Los parámetros energéticos recopilados han sido la producción anual de la instalación, el consumo anual del emplazamiento, la cobertura que da la planta a la vivienda y el aprovechamiento energético de la generación.
El consumo de electricidad de la vivienda se cubrirá a través de dos fuentes, la red eléctrica y la instalación fotovoltaica. El porcentaje de autarquía o cobertura indica que tanto por ciento de la demanda se cubre con la energía solar.
Consumo total = Energía autoconsumida + Energía de la red ≡ [MWh/año]
Porcentaje de cobertura o autarquía = (Energía autoconsumida / Consumo total) · 100 ≡ [%]
La producción fotovoltaica de la instalación tiene dos posibles destinos, la red eléctrica y la vivienda, donde acabe la energía dependerá de si la demanda de la vivienda es mayor o menor que la generación solar. El porcentaje de aprovechamiento indica el tanto por ciento de electricidad que se queda en la vivienda respecto al total generado.
Producción total = Energía autoconsumida + Energía vertida a red ≡ [MWh/año]
Porcentaje de aprovechamiento = (Energía autoconsumida / Producción total) · 100 ≡ [%]
Estos parámetros energéticos se han comparado con el factor de dimensionamiento, denominado Ratio P/C, que indica el ratio de energía generada sobre el consumo del emplazamiento, además de relacionar el aprovechamiento con la cobertura.
Ratio P/C = Producción total / Consumo total ≡ [-]
Ratio P/C = Porcentaje de cobertura o autarquía / Porcentaje de aprovechamiento ≡ [-]
| Nº | Producción anual | Consumo anual | Aprovechamiento | Autarquía | Ratio P/C |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4,68 | 6,49 | 59% | 43% | 0,72 |
| 2 | 4,94 | 4,73 | 48% | 50% | 1,04 |
| 3 | 5,90 | 8,41 | 49% | 34% | 0,70 |
| 4 | 7,03 | 4,63 | 27% | 41% | 1,52 |
| 5 | 16,54 | 5,25 | 21% | 66% | 3,15 |
| 6 | 7,46 | 8,57 | 69% | 60% | 0,87 |
| 7 | 6,06 | 5,19 | 35% | 41% | 1,17 |
| 8 | 5,61 | 5,35 | 48% | 50% | 1,05 |
| 9 | 5,41 | 2,92 | 24% | 44% | 1,85 |
| 10 | 8,70 | 8,10 | 45% | 48% | 1,07 |
| 11 | 4,80 | 4,35 | 36% | 40% | 1,10 |
| 12 | 3,95 | 4,16 | 53% | 50% | 0,95 |
| 13 | 8,78 | 10,58 | 48% | 40% | 0,83 |
| 14 | 5,31 | 5,75 | 44% | 41% | 0,92 |
| 15 | 6,43 | 7,12 | 47% | 42% | 0,90 |
RESULTADOS DEL ANÁLISIS
Analizando estos datos en una hoja de cálculo, se ha obtenido la curva de tendencia potencial del aprovechamiento en función del sobredimensionamiento de la instalación (i.e. Ratio P/C), después se han corregido los resultados que da dicha curva teniendo en cuenta que este parámetro debe tener valores de 0 a 100% y se ha recalculado la cobertura:
Como se puede observar en los resultados obtenidos, la energía aprovechada por el usuario desciende rápidamente a medida que crece la producción de la planta respecto al consumo de la vivienda. En la práctica, solo se logrará un aprovechamiento cercano al 100% en microplantas que generen apenas un 30% de lo que consuma la vivienda.
Si, por ejemplo, se dispusiese de una instalación fotovoltaica que produjera lo mismo al año que lo que consume la vivienda donde está instalada (Ratio P/C = 1), se lograría cubrir un 44,51% de la demanda con energía solar, el resto (55,49%) vendría de la red eléctrica. No obstante, la energía excedentaria también influye en los ahorros obtenidos y estos resultados no reflejan su impacto.
IMPACTO DE LOS EXCEDENTES
Para profundizar sobre estos resultados se ha decidido analizar también el impacto económico de los excedentes. Cabe recordar que, por la energía excedentaria vertida a la red eléctrica, se compensa al usuario en su factura eléctrica, si bien este ajuste como máximo puede reducir la parte variable de la factura a 0 [€] y el pago no es equitativo, es decir, por cada [kWh] consumido de la red se suelen necesitar verter de 1,5 a 3 [kWh] para compensarlo.
Para exponer esta diferencia entre ambos términos, en la siguiente tabla se muestran los precios de la energía consumida de la red y de la exportada a red por un autoconsumidor acogido a la antigua tarifa PVPC 2.0A, los datos se han consultado de ESIOS:
| Término de energía | Datos de ESIOS del 30/6/19 – Máximo | Mínimo |
|---|---|
| Precio energía consumida (2.0A) – A | 116,16 | 103,49 [€/MWh] |
| Precio energía exportada – B | 53,64 | 42,45 [€/MWh] |
| Parámetro K = A / B | 2,17 | 2,44 |
En base a todo esto, se han recalculado el aprovechamiento y la cobertura, para que reflejen también la influencia de la compensación de excedentes. Para ello se han cuantificado teniendo en cuenta tres posibles escenarios, en función de la relación entre lo que al usuario se le pague por sus excedentes y lo que el paga por la energía que consume de la red:
Parámetro K = Coste energía consumida de la red / Precio de los excedentes vertidos ≡ [-]
Valores del parámetro K tomados para el estudio de la cobertura y aprovechamiento: 1, 2 y 3.
A continuación, se clarifica como quedarían las fórmulas para el aprovechamiento y la cobertura, teniendo en cuenta además dos cuestiones, primero, que la cobertura como mucho puede ser del 100%, y segundo, que el extra de aprovechamiento logrado ((1 – P. de aprovechamiento) / K) dejará de crecer una vez que la cobertura alcance el 100%:
P. de aprovechamiento recalculado = P. de aprovechamiento + (1 – P. de aprovechamiento) / K ≡ [%]
P. de cobertura recalculado = P. de aprovechamiento recalculado · Ratio P/C ≤ 100 [%]
En las tablas se han marcado en negro los valores para los cuales el tamaño de la planta ya cubre el 100% de la parte variable de la factura. El sobredimensionamiento necesario para lograrlo será mayor cuanto menos paguen por los excedentes, es decir, cuando mayor sea K.
Por ejemplo, para un usuario a al que le fuesen a abonar los excedentes a la mitad de precio de lo que el paga (K = 2), necesitaría una instalación fotovoltaica que generase al menos un 60% más de lo que consume su vivienda (Ratio P/C = 1,60).
MATICES Y CONSIDERACIONES
Hay que tener en cuenta que estos resultados han sido inferidos de los datos energéticos de apenas 15 plantas de autoconsumo y ubicadas en una región concreta, por lo que, aunque ayudan a hacer algunas predicciones importantes sobre el impacto de la planta, tienen una precisión limitada.
También se producirán variaciones considerables dependiendo de la estacionalidad de los consumos del usuario. Por ello, lo ideal es estimar el aprovechamiento y la cobertura en base a las curvas de carga estimadas o reales del emplazamiento.
Sin embargo, dada la dificultad que supone estimar u obtener estas curvas, estos resultados son muy útiles para llevar a cabo unas primeras proyecciones que permitan al cliente hacerse una idea de los resultados esperables de invertir en paneles fotovoltaicos.
CASO PRÁCTICO
Un usuario con un consumo de 3.650 [kWh/año] desea saber cuánto podría reducir su demanda con una instalación fotovoltaica de 2 [kWp], que es lo máximo que le cabe en su cubierta y que tiene un rendimiento específico de 1.500 [kWh/(kWp · año)]. Cabe destacar que su comercializadora actual le ofrece 0,05 [€/kWh] por sus excedentes frente a los 0,15 [€/kWh] por lo que consume de la red.
PASO 1 – Cálculo del Ratio P/C.
La instalación tendrá un producción anual de 3.000 [kWh/año] (→ 2 · 1.500), por lo que el Ratio P/C será de 0,82 (→ 3.000 / 3.650). Este valor indica el porcentaje máximo hipotético que podría cubrir la planta suponiendo que se aprovechase el 100% de la producción.
PASO 2 – Obtención del aprovechamiento y la cobertura.
Para estimar la cobertura y el aprovechamiento esperables de esta instalación se debe consultar el documento «Aprovechamiento y cobertura vs Ratio PC», según el cual, para un Ratio P/C de 0,80 (valor más cercano a 0,82), se obtendría un aprovechamiento del 52,89% y una cobertura del 42,31%. Por lo tanto, el 57,69% restante provendrá de la red eléctrica y el 47,11% de la energía generada acabará en la red de suministro, cuyo impacto se valora en el siguiente paso.
PASO 3 – Impacto económico global de la instalación.
Dadas las condiciones económicas indicadas en el enunciado, el usuario va a necesitar verter a la red eléctrica 3 [kWh] por cada [kWh] consumido (→ 0,15 / 0,05) para poder compensarlo en su factura eléctrica, es decir, tendría un parámetro K igual a 3.
Consultando el documento «Aprovechamiento y cobertura vs Ratio PC (recalculados)» se obtiene una cobertura económica del 54,87%, que es el porcentaje en el que disminuiría la parte variable de su factura eléctrica (importe por energía consumida más impuestos asociados).
Por último, indicar que el aprovechamiento económico que se obtendría es del 68,59%. Este porcentaje indica que rentabilidad se le está sacando a la planta respecto al máximo que podría lograrse, que se daría al autoconsumir el 100% de la energía o si abonasen por los excedentes lo mismo que se paga por la energía consumida de la red (K = 1).