ACS con fotovoltaica ¿es rentable?

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Hace algún tiempo alguien comentó en Nergiza que la opción de obtener agua caliente sanitaria mediante paneles solares fotovoltaicos podía resultar más rentable y tener mejor rendimiento que hacerlo con solar térmica, cosa que nos extraño bastante. En este post vamos a intentar dar forma a esta idea y ver si merece la pena o no.

fotovoltaica acs

Antes de continuar leyendo, si no tienes clara la diferencia entre un panel solar térmico y un fotovoltaico pásate por el post: Placas solares: térmicas o fotovoltaicas.

 

Solar térmica

Como la mayoría de la gente sabe, desde hace unos años es casi obligatorio instalar energía solar térmica para la obtención de agua caliente sanitaria en nuevas edificaciones, por ello es muy común ver cubiertas de edificios llenas de paneles de este tipo.

placa solar termica plana

Estos paneles reciben luz solar y directamente calientan el agua que circula por su interior, consiguiendo así un renidmiento bastante bueno que puede rondar el 75%. Esto quiere decir que si reciben una insolación de 1.000W consiguen aplicar una potencia calorífica al agua de 750W, lo cual no está nada mal.

 

Solar fotovoltaica

Los paneles solares fotovoltaicos consiguen generar energía eléctrica al incidir radiación solar sobre ellos. En esta operación el rendimiento es mucho menor, alrededor de un 15%, y además la energía que generan (eléctrica) es necesario convertirla en calor.

solar aislada paneles

Si te sueles liar con el concepto de potencia eléctrica y potencia térmica consulta este post antes de continuar.

Imaginemos de nuevo estos 1.000W que inciden en nuestra superficie de paneles de X m2, el sistema fotovoltaico los convertiría en aproximadamente 150W eléctricos, a partir de aquí tenemos dos opciones.

  1. Usar resistencias eléctricas como por ejemplo un termo: aunque no existen termos de 150W podríamos instalar más superficie de paneles hasta alcanzar la potencia del termo. Esto seríaa una soberana estupidez ya que nos iríamos a más de 30 paneles y tendríamos un renidmiento mucho peor que con la solar térmica: de cada 1000W conseguimos solo 150W mientras que con la térmica conseguimos 750W.
  2. Usar una bomba de calor ACS (ver este post si no sabes lo que es): con uno equipo como éste podríamos coger esos 150W eléctricos que nos sacan nuestros paneles solares y obtener aproxiamdamente 450W térmicos. Aunque el rendimiento mejora respecto a la opción 1, no conseguimos mejores resultados que con la térmica.

Bomba de calor ACS

Existe un problema si usamos la bomba de calor, y es la acumulación de energía. Si tengo un panel solar térmico y recibe un día nublado solo 500W, puede transformarlos en potencia térmica sin problema, consiguiendo unos 375W. En el caso de la fotovoltaica, el panel los convertirá en potencia eléctrica (75W) pero si esta potencia no es suficiente para alimentar el compresor de la bomba de calor, no tendremos potencia térmica alguna (0W).

Esto nos lleva a sobredimensionar exageradamente la instalación, o a acumular energía eléctrica en baterías hasta tener suficiente almacenado para poder dar la potencia necesaria durante un periodo de tiempo mínimo. Por ejemplo, si acumulo esos 75W durante 6 horas, tendré 450Wh, lo que me pemitiría (sin tener en cuenta las perdidas) mantener una bomba de calor ACS de 250W funcionando 1h 45min.

 

En resumen

  • Solar termica: rendimiento 75%
  • Solar fotovoltaica + termo: rendimiento: 15%
  • Solar fotovoltaica + bomba de calor ACS: rendimiento 45%

Esto, sumado a los problemas que representa la bomba de calor ACS en este caso, hace que no parezca interesante esta opción, pero como veremos al final del post, hay algunos matices.

eficiencia solar acs

Todos lo datos que hemos puesto son genéricos, orientados a obtener rendimientos, no existen termos ni bombas de calor ACS de 150W, habría que multiplicar esa cantidad por lo que sea necesario para adaptarlo a la instalación real.

También es necesario destacar que esto no es una tesis doctoral, solo unos números aproximados para ver si es cierta o no una afirmación. Para obtener estos rendimientos realmente sería necesario calcular las pérdidas en todos los elementos del sistema.

 

¿Es siempre mala idea?

Como todo, existen excepciones donde bomba de calor ACS + solar fotovoltaica podrían ser buena idea. Algunos ejemplos:

Utilización del excedente de fotovoltaica para producir ACS: Si ya tenemos una instalación fotovoltaica aislada y en verano tenemos excedente de energía eléctrica, podemos instalar una bomba de calor ACS y aprovechar esa electricidad para generar agua caliente de forma gratuita.

Precio fotovoltaica: Con la constante bajada de precios de la energía fotovoltaica, es posible que en no mucho tiempo se de la situación de que, aunque tenga menos rendimiento, nos resulte más rentable montar fotovoltaica + bomba de calor en vez de térmica. Nunca se sabe.

25 Comentarios

  1. Como aproximación me parece bastante acertada, además, como siempre, hay que tener en cuenta el coste de una y otra instalación.
    Como offtopic os planteo materia para un nuevo post: Llevo tiempo leyendo que hay nuevos avances en la eficiencia de las celdas fotovoltáicas, incluso en wikipedia hay un gráfico de la evolución de éstas a lo largo del tiempo. Pero a la hora de la verdad, te vas a los catálogos de los fabricantes y el 15% permanece inalterable desde hace 10 años. ¿Por qué? ¿Qué tipo de celdas son esas que dan un 30%? ¿Qué coste tienen? ¿Qué aplicaciones?. Ah, y también leí que hay una efiencia teórica máxima del 63% en conversión fotovoltáica ¿Es cierto?

    Felices fiestas. un saludo

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    • OK, Antonio, gracias por tu propuesta para el post, lo estudiamos. En este tema parece que la investigación está a años luz de la comercializacion rentable.
      Felices fiestas!

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  2. Siempre he tenido una duda sobre los calentadores solares que hay en los tejados: ¿por ellos pasa directamente el agua o pasa un fluido que luego circula por un intercooler y lo cede al agua?

    En caso de ser un fluido, pues nada, todo aclarado, en caso de circular directamente el agua como se evita que se congele por la noche en ciudades como Burgos o Teruel?

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    • Se instala un circuito separado. El que pasa por el tejado lleva agua con anticongelante. Ese líquido entra por el intercambiador del depósito, que es donde se almacena el agua potable caliente.

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  3. Brevemente, tengo ACS por bomba de calor, inversion inicial muy elevada, duracion de producto SOLO 3 años y medio, averia , coste reparacion muy elevada. Sigue sin funcionar.

    Mi dilema si sigo al final de las reparaciones/comprobaciones cuanto me abre gastado.
    Con lo que me he gastado en la reparacion tengo para muchisima electricidad o gas

    Me estoy inclinando por pasar a calentador de gas.

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    • Hola Tonet, ¿puedes darnos más datos? ¿qué equipo tenías instalado marca/modelo? ¿Cómo estaba instalado? ¿Cuál fue la avería exactamente?
      Más que nada por curiosidad y ver si es fue problema del equipo o de la instalación.
      Un saludo

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    • Creo que hubiera sido mas acertado comparar el ACS con FV con un termo electrico normal.

      La marca Recosun (http://www.recosun.com/particulares/precios) comercializa unos TERMOS ELÉCTRICOS HÍBRIDOS para ACS alimentados por placas fotovoltaicas sin inversor. Incluye otra resistencia para conectar a la red y la posibilidad de conectar un inversor para generar corriente alterna y autoconsumirla.
      La mayor virtud de la FV es su casi nulo mantenimiento y su duración durante 25 años. En el termo podemos tener una duración inferior.

      Un ejemplo con 4 placas FV, tienes 1KWp y puedes generar 1450KWh al año. El resto debería consumirse de la red. Cuesta 1700€.
      Creo que es una opción mejor que un termo eléctrico para ACS, más ecológico y solo se necesitan 6,4 m2 de superficie orientación sur. Estaría por ver los años de amortización de la instalación respecto a un termo eléctrico normal.

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  4. Agradecería información sobre la energía termodinámica, básicamente es una bomba de calor, el evaporador se instala como una placa, fuera de la vivienda, y el compresor (instalado en el depósito-acumulador) le cede el calor al agua

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  5. Teniendo en cuenta que durante los meses mas frios el rendimiento de la solar termica es muy inferior, no se si un instalacion hibrida funcionaria mejor, dado que luz seguimos teniendo Creo que seria bueno una instalacion asi:

    -Solar termica
    -Solar fotovoltaica con autoconsumo y acs en segundo termino
    -MIcroeolica con autoconsumo y acs en segundo temico

    Una instalacion asi requeriria un sistema de control creo muy complejo, pero tengo datos de una estacion meteorologica, y aunque suene logico:
    -En verano tenemos mas sol y menos viento.
    -Primavera y otoño menos sol pero mas viento
    -Invierno los dias frios con luz, pero los nubosos suelen ir precedidos de viento…..

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  6. Estoy muy de acuerdo con Melchor, es lo mejor, mas eficiente y economico que he visto, con muy poco mantenimiento, muy pocos problemas, se alimenta la resistencia directamente con cc y la instalación es muy sencilla, solo hay que bajar dos cables de la cubierta, tambien se puede apoyar en zonas desfaborable con gas, energia electrica… según la opcion elegida.
    Saludos

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    • No es tan fácil alimentar la resistencia con cc… a parte de que tendrías que modificar el termostato del termo si no se te quemaría por el arco que generaría una corriente cc. Otro problema que no aprovechas ni el punto de mpp de los paneles fv, ninla energía que estos producen cuando el termo ya está caliente.

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  7. De acuerdo con la exposición teniendo en cuenta una vivienda unifamiliar.

    La duda es. Que resultados daría para una comunidad de vecinos. 30 familias.

    Ahorramos las conducciones de agua caliente y el retorno.

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    • Cierto que se ahorra esa instalación, pero piensa que las bomba de calor para ACS no son baratas, así que no creo que merezca la pena. Además, el cableado, al ser a tensiones bajas, será de bastante sección, lo cual también tiene un coste importante.

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      • No estoy de acuerdo con la afirmación de tensiones bajas en fotovoltaica. Los paneles FV puestos en serie pueden dar tensiones elevadas. Es a gusto del consumidor (resistencia de apoyo, inversor).

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  8. Yo tengo un sistema de autoconsumo de unos 720wp, que ha fecha de hoy en la horas de máxima producción, produce unos 550w, es cierto que hace mucho calor y baja el rendimiento de los módulos. En resumen la producción diaria en estos días es de 4 Kw/h/día.
    Estudie un poco el tema y como tenÍa un consumo de 2 kw/h diarios y un excedente de otros 2 kw/h diarios pues instale un sistema que leía en el cuadro electrico el excedente de energía y cuando detectaba este, activa una carga (calentador eléctrico).
    Total que como sistema de almacenamiento, tengo el termo eléctrico, ahora unas aclaraciones, para los meses de mayo y junio con 2 kw/h diarios para un termo de 80L y 3 personas funciona a la perfección. Posiblemente en invierno no sera suficiente ya que la producción en los días de menos producción es de la mitad mas o menos.

    Pero si calculas los gastos de una térmica completa y los elementos que la forman, sus posibles averías,mantenimiento y lo comparas con un simple termo eléctrico y placas fotovoltaicas y un inversor (que además de producir energía para otras cosas hace funcionar el termo eléctrico).

    Desde mi punto de vista y teniendo en cuenta que ya tenia la instalación y lo que he instalado era para aprovechar la energía sobrante para acumularla en forma de calor es mucho más barata.

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  9. Estoy de acuerdo con Nacho, Melchor, etc.. A la larga la fotovoltaica es más económica. Vivo en Albacete y la mayoría de comunidades que usan los paneles térmicos o no funcionan o tienen un elevado coste de mantenimiento. Todos s quejan de lo mismo, ademas de tener que seguir pagando agua caliente en invierno por su bajisimo rendimiento. En verano, tienen lo contrario, les estallan las tuberías del calor escesivo.
    El único problema de la FV el el rendimiento?? Pues más paneles FV hasta llegar a la potencia necesaria. Funciona en casas unifamiliares a cero mantenimiento. Porqué no va ha funcionar en comunidades??
    Dudo mucho que la simple instalación sea más cara, ya que la termosolar tiene muchos cacharros a colocar y mantener. La FV es más simple y fácil de controlar.
    Yo la uso en casa como batería (almacenar agua caliente es almacenar energía).
    Un saludo.
    Muy buena Web

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    • Pues no entiendo de donde sale ese “elevado” coste de mantenimiento de un sistema de paneles térmicos.

      El equipo actual lo tengo montado desde hace 10 años, el mas simple que hay en el mercado. En este tiempo he gastado 3 ánodos de sacrificio que me han costado en total 45 euros.

      Ese es todo mi tremendo gasto en mantenimiento. Tengo gasto en luz en invierno por el termo, nunca he echado cuentas pero comparando recibos no superan los 10 euros el mes que mas, si se lo achaco todo al agua (también cuenta el AA con bomba de calor) no creo que sea una exageración.

      ¿Tuberias que explotan? ESE es el verdadero problema de la térmica ACS, el 90% de las instalaciones están hechos por autenticos salvajes que dejan unas chapuzas que entran ganas de llorar. Si fusilaramos a una docena de ellos posiblemente el panorama de la térmica cambiaria y esas tuberias que explotan, que lo único que indican es un sistema mal planteado y peor montado, terminarian para siempre.

      No digo que la térmica sea mejor, comparto que la FV es mas sencilla, no mas barata en instalación y componentes, con reparaciones mucho mas caras y que sobre todo es mucho mas flexible. Y también que han aparecido otras tecnologias como la aerotermica que son muy interesantes. Pero no comparto determinados argumentos porque mi uso de años me dicen lo contrario.

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      • Así es, se ha instalado mucho panel térmico por chapuzas o sin tener idea y así ha pasado. Hoy día hay metodos para esquivar los problemas de la solar térmica. Todo depende de estudiar cada caso particular y entonces sopesar.

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  10. 75℅ de rendimiento en captadores solares es el máximo que se da, solo cuando la temperatura ambiente es igual a la temperatura del absorbedor.

    La eficiencia real está entre el 40 y el 30%, dependiendo de lo bien hecha que este la instalación. Y si hay mucha tirada de tubería, puede que menos.

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  11. La fv es mucho más viable. Lo único que puede acercarse son los captadores de tubo de vacío ya que tienen muchas menos pérdidas que un captador plano en invierno donde la temperatura ambiente hace que su rendimiento sea muy bajo.
    Sin embargo la fv se puede modular para que la resistencia caliente justo lo que sobra de energía mientras lo demás se aprovecha para otros consumos.

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  12. El problema de los paneles termosolares para uso doméstico es el desperdicio de la energía térmica sobrante, porque justamente produce mas cuando menos se necesita ( en verano).

    Que conste que soy partidario de paneles termosolares en lugares de gran consumo de ACS como hoteles o piscinas climatizadas.

    También puede ser interesante para aplicaciones de comunidades o individuales el panel solar híbrido Ecomesh. http://ecomesh.es/. Según dicen “se reduce un 40% la superficie de captación necesaria para generar la misma energía que paneles térmicos y fotovoltaicos por separado, se triplica la producción térmica y se mejora en un 15% la producción eléctrica frente a un panel fotovoltaico convencional”,

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  13. Para aplicaciones domésticas me inclino por la fotovoltaica, por su capacidad de aprovechar excedentes y su nulo mantenimiento.
    Mi caso:
    Un termo eléctrico de 80 litros suministró ACS durante un año a una vivienda en el norte de España a 5 personas. Con un consumo de 1500 kWH en horas valle con tarifa con discriminación horaria (2.0 DHA) con un coste de 100€ (con tarifa PVPC normal serían 227€). Esos mismos kWh entregados con gas natural en una caldera de gas normalita costarían unos 75€ ( 0,05015€/kwh impuestos incluidos).

    Esa energía perfectamente la pueden dar unos paneles fotovoltaicos en 6 m2 derivando ´la energía en los días sobrante para autoconsumo en horas punta y tomando de la red energía en días de invierno en horas valle.

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