Tipos de Instalaciones Fotovoltaicas: Aislada, Autoconsumo y Sistemas Híbridos
Elegir el tipo de instalación fotovoltaica es el primer paso del proyecto y depende de una sola pregunta: ¿Tenemos acceso a la red eléctrica pública?
Si la respuesta es 'No' (zonas rurales), necesitamos una Instalación Aislada (Off-Grid) con baterías obligatorias para sobrevivir de noche.
Si la respuesta es 'Sí', nuestra opción es el Autoconsumo Conectado a Red (On-Grid), que nos permite ahorrar en la factura vertiendo los excedentes (Net Metering) e incluso añadir baterías (Sistemas Híbridos) para máxima independencia sin riesgo de apagón.
En cualquier caso, es fundamental realizar un cálculo de instalaciones fotovoltaicas preciso, que garantice un rendimiento óptimo y la máxima eficiencia energética según las condiciones y requerimientos específicos de cada proyecto.
Contenidos
Sistemas Aislados (Off-Grid): Para Zonas sin Red
Una instalación fotovoltaica aislada puede producir energía eléctrica en corriente continua (CC) o alterna (CA), o incluso combinar ambas, para alimentar de forma autónoma una vivienda, un sistema de telecomunicaciones o cualquier otra carga. La tensión generada se adapta a las necesidades específicas de cada instalación.
Dado que suelen ser sistemas de pequeña escala, los equipos que se alimentan de estas instalaciones suelen funcionar a bajo voltaje en CC (12 V, 24 V o 48 V) o a 230 V en CA.
En general, en una vivienda habitual o comercio, no se hace una instalación fotovoltaica totalmente aislada de la red eléctrica de suministro público. Esto supondría una abultada inversión inicial (sobre todo en el banco de baterías), un análisis muy cuidadoso del consumo energético, un fuerte nivel de mantenimiento y una instalación adicional de un generador complementario de respaldo para imprevistos.
Al no estar conectados a una red eléctrica pública, los inversores solares de estos sistemas aislados no tienen ninguna referencia de frecuencia o fase a la que deban ajustarse, por lo que son más simples.
Pequeñas Instalaciones (12V/24V DC): (Cabañas, iluminación)
Un regulador controla la carga de las baterías para optimizar su rendimiento y vida útil. Las baterías, por su parte, almacenan la energía solar capturada por los paneles fotovoltaicos, garantizando un suministro eléctrico continuo incluso en ausencia de radiación solar.
Estos tipos de instalaciones fotovoltaicas suelen ser de poca potencia y operar en entornos remotos o con acceso limitado a la red eléctrica. Las cargas suelen ser de corriente continua (CC), lo que simplifica la configuración del sistema.
Se suele usar en instalaciones en viviendas de uso ocasional (cabañas, casas de campo o segundas residencias), señalización de tráfico, instalaciones de bombeo (agua para riego o abastecimiento), etc.
Vivienda Ocasional (230V AC): (Con Inversor Potente)
Es similar a la instalación anterior, pero las cargas pueden funcionar en CC o en CA monofásica. Para alimentar las cargas de CA disponen de un inversor que adapta la tensión y frecuencia de la corriente a las necesidades de las cargas.
Se suele usar en instalaciones en viviendas de uso ocasional (cabañas, casas de campo, etc.), en repetidores de comunicaciones (equipos de telecomunicaciones en zonas remotas), etc.
Esquema de Conexión Aislada: (Regulador + Batería + Inversor)
Es similar a las instalaciones anteriores, pero las cargas solo pueden funcionar en CA monofásica. Se suele utilizar en viviendas de uso ocasional, autocaravanas, iluminación de exteriores, equipos de telecomunicaciones, etc.
Actualmente, es muy habitual que los fabricantes ofrezcan inversores híbridos o inversores cargadores. Estos inversores gestionan el flujo de energía entre paneles, baterías y cargas. El dispositivo integra: el propio inversor (conversión CC a CA), el regulador de carga y el cargador de baterías.
Autoconsumo Conectado a Red (On-Grid): Ahorro en Factura
Estos tipos de instalaciones fotovoltaicas necesitan de un inversor que adapte la corriente continua CC generada a las características de la corriente alterna CA de la red de distribución, monofásica de 230V/50 Hz o trifásica de 400V/50 Hz.
Aunque estemos conectados a la red de distribución tenemos 2 opciones de autoconsumo:
– Con inyección de excedentes a la red de distribución
– Sin inyección de excedentes a la red de distribución
Con Excedentes (Compensación / Net Metering)
Permite consumir parte de la energía generada y verter el excedente a la red, registrado por un contador bidireccional.
Actualmente, muchas de estas instalaciones domésticas funcionan sin baterías, usando la energía solar en tiempo real. Si no se consume inmediatamente, se vierte a la red o se pierde.
Las baterías son opcionales, pero si se instalan, el inversor debe ser híbrido. En ese caso, el dispositivo integra: el propio inversor (conversión CC a CA), el regulador de carga, el cargador de baterías y módulo de gestión del flujo de energía entre red e inversor.
Esta modalidad de autoconsumo con excedentes acogida a compensación (Net Metering) suele ser la más común a nivel doméstico. Cuando se produce más energía de la que se consume, la energía sobrante se vierte a la red eléctrica para compensar el consumo de energía.
En cualquier caso, la instalación debe ser realizada por un profesional, quien elaborará una memoria técnica si la potencia es menor a 10 kW, o un proyecto visado si es mayor. Además, el usuario debe contactar a su comercializadora para ajustar el contrato eléctrico.
El usuario solo puede recibir una compensación por la energía que no se consume y nunca podrá obtener una factura negativa. Además, el precio de compensación por los excedentes de energía suele ser muy bajo, alrededor de 5 céntimos por kWh inyectado.
Esta notable diferencia representa el principal obstáculo para quienes buscan rentabilizar su instalación de paneles solares, ya que reduce considerablemente el ahorro potencial.
Muchos usuarios optan por instalar baterías o ajustar sus consumos a las horas de mayor producción solar.
El esquema de la modalidad de autoconsumo con excedentes acogida a compensación sería el siguiente:
Sin Excedentes (Inyección Cero)
La instalación fotovoltaica podría usarse con otra opción a la que se acogen muchos usuarios. Se trata del autoconsumo sin excedentes o autoconsumo de vertido cero. En esta modalidad se añade un dispositivo antivertido para impedir la inyección de excedentes a la red de distribución.
El objetivo debería ser consumir toda la energía generada por la instalación solar en el momento de su generación.
Si esto no fuera posible, el uso de baterías podría ser una opción interesante para almacenar el excedente de energía generado durante el día y consumirlo en momentos en los que la generación solar es baja o inexistente, como por la noche, evitando al máximo el suministro desde la red de BT.
Cuando el consumo no coincide con la producción solar, verter el excedente a la red resulta poco rentable debido a su bajo precio de compensación. En estos casos, almacenar la energía en baterías es más ventajoso, ya que el ahorro por autoconsumirla supera ampliamente la compensación obtenida al inyectarla.
En caso de instalar baterías el inversor debe ser híbrido, gestionando el flujo de energía entre paneles, baterías y cargas.
El esquema de la modalidad de autoconsumo sin excedentes o vertido cero sería el siguiente:
Es importante destacar que la instalación de un sistema de autoconsumo sin excedentes requiere de una comunicación previa con la distribuidora eléctrica de la zona. Además, es necesario tramitar una Declaración Responsable y registrar la instalación en el registro correspondiente de la comunidad autónoma.
Sistemas Híbridos: Red + Baterías (Backup)
La transición hacia un modelo energético más eficiente y autónomo ha consolidado a los sistemas híbridos como la solución preferida en las instalaciones modernas.
El sistema Backup, perteneciente a la categoría de instalaciones fotovoltaicas conectadas a la red (On-Grid), combina la estabilidad de la red eléctrica convencional con la flexibilidad del almacenamiento local, permitiendo que la vivienda deje de ser un mero consumidor para convertirse en una unidad de gestión inteligente.
Un sistema híbrido es aquel que utiliza un inversor híbrido capaz de gestionar simultáneamente 3 fuentes: la energía proveniente de los paneles solares (si los hay), la almacenada en baterías y la red eléctrica de la compañía.
Esta configuración se ha convertido en el estándar actual gracias a su capacidad para optimizar la factura eléctrica y garantizar el suministro ante apagones.
El esquema del sistema híbrido de red eléctrica más baterías sería el siguiente:
¿Cómo Funciona la Gestión Inteligente?
A diferencia de los sistemas antiguos, el inversor híbrido actúa como un "cerebro" que toma decisiones en tiempo real basándose en el consumo y el coste de la energía:
- Consumo directo: durante el día, la vivienda consume la energía generada por las placas.
- Carga de baterías: si hay excedente de sol, el sistema carga las baterías en lugar de verterlo a la red (donde se paga menos por el excedente).
- Uso de acumuladores: por la noche o en picos de consumo, la vivienda se alimenta de las baterías.
- Apoyo de red: solo si las baterías se agotan o el consumo es extremadamente alto, el sistema toma energía de la red pública.
⚠️ Compatibilidad: es fundamental que el inversor y la batería sean compatibles (comunicación BMS). Actualmente, las baterías de Litio Ferro-fosfato (LiFePO4) son las más utilizadas por su larga vida útil (más de 6.000 ciclos) y su elevada seguridad frente a incendios.
Ventajas del Nuevo Estándar Híbrido
Las 3 ventajas del nuevo estándar son las siguientes:
● Maximización del autoconsumo: permite aprovechar hasta el 80-90% de la energía generada, frente al 30-40% de los sistemas sin baterías.
● Backup o "modo isla": en caso de fallo en la red eléctrica general, el sistema híbrido puede seguir alimentando los circuitos críticos de la casa (luces, frigorífico, internet) utilizando la reserva de las baterías.
● Arbitraje de energía: el sistema puede configurarse para cargar las baterías de la red en las horas más baratas (valle) y utilizarlas en las horas más caras (punta), incluso si no se dispone de paneles solares.
¿Es Rentable Hoy en Día?
Con la subida de los precios de la electricidad y la bajada en el coste de los módulos de litio, el retorno de la inversión (ROI) de un sistema híbrido se sitúa actualmente entre los 6 y 8 años.
Si sumamos las subvenciones disponibles para almacenamiento, este plazo puede reducirse significativamente, convirtiéndolo en la mejora más valorada en las reformas eléctricas actuales.
Instalaciones de Producción con Vertido Total a la Red
Estos tipos de instalaciones fotovoltaicas operan paralelamente con el resto de los sistemas de generación conectados a la red de distribución, contribuyendo así a la estabilidad y al equilibrio del sistema eléctrico.
En el caso de las instalaciones que inyectan excedentes a la red, existe la posibilidad de acogerse a un régimen especial de autoconsumo sin compensación.
En este régimen, la energía excedente se vende a la compañía suministradora al precio de mercado correspondiente. De esta manera, el propietario de la instalación puede generar ingresos adicionales.
Sin embargo, este régimen implica una serie de obligaciones para el usuario, entre las que destacan:
– Alta como productor de energías renovables: el usuario debe registrarse como productor en los registros administrativos correspondientes.
– Instalación de equipos de telemedida: se requiere la instalación de equipos de medida que permitan monitorizar la producción y el consumo de energía.
– Cumplimiento de obligaciones tributarias y fiscales: el usuario estará sujeto a las obligaciones fiscales derivadas de la generación de energía eléctrica.
Debido a la complejidad de los trámites administrativos y a las obligaciones técnicas y fiscales, este régimen suele ser más adecuado para instalaciones de gran potencia y no resulta rentable para pequeñas instalaciones domésticas.
El Real Decreto 244/2019, de 5 de abril, establece la normativa para el autoconsumo de energía eléctrica en España.
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