Cálculo de bomba de calor con placas solares fotovoltaicas ¿se amortiza la inversión?

Funcionamiento de un sistema fotovoltaico

El sistema solar fotovoltaico comienza a funcionar a través de sus paneles, que son capaces de transformar la energía solar en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. Esta energía generada es directamente utilizada, acumulada en las baterías del sistema o descargada en la red cuando los acumuladores están llenos. Este tipo de gestiones las realiza el sistema de gestión electrónico de la instalación, también llamado regulador de carga, que dirige la energía en función de las necesidades. Finalmente contamos con los inversores fotovoltaicos, encargados de transformar la corriente continua proveniente de los paneles para su uso en viviendas o para llevarla a la red, y los convertidores DC-DC, que compensan las diferencias de tensión que pueden existir entre el acumulador y el generador fotovoltaico.

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Si necesitas información más detallada del funcionamiento de los sistemas de autoconsumo fotovoltaicos puedes dirigirte al post sobre el funcionamiento de los kits de autoconsumo solar.

Factores para la amortización del sistema

A continuación, se va a realizar una estimación de un sistema de placas solares fotovoltaicas instaladas en una vivienda unifamiliar. Lo primero que debemos tener en cuenta a la hora de realizar la primera inversión es la demanda de la vivienda. Conocer las demandas anuales nos ayudará a realizar una estimación de la cantidad de paneles que necesitamos para abastecer dicha demanda. En el caso que se va a estudiar se decide instalar un sistema de siete paneles solares con las correspondientes baterías, contando cada panel solar con 300 W de potencia instalada, y una superficie de 1,64 m² cada panel.

Una vez conocidas las características de potencia y superficie de captación, se procede a realizar un cálculo de la energía generada por el sistema. Para ello, es necesario saber que factores como la zona climática, las horas de sol, la orientación del equipo y la ausencia de sombras sobre nuestro sistema van a ser clave en el funcionamiento de este. Los cálculos se han realizado a partir de las 2500 horas de sol efectivas que puede tener una vivienda en una zona climática media en España, según el mapa solar de la Asociación de la Industria Fotovoltaica. También se multiplica por el coeficiente de corrección 0,7, ya que no todas las horas de sol son de la misma calidad debido a cómo inciden los rayos en el captador. Este coeficiente se ha extraído de las estimaciones de diversos fabricantes.

Por lo tanto, la producción anual de un sistema de 7 placas solares durante todo el año en una zona media de España rondaría los 3.675 kWh. Ahora bien, ¿cómo afectaría esto a nuestra inversión? Durante los próximos años el impulso que va a experimentar el mercado prevé que el precio de estos sistemas pueda verse reducido. De momento, el precio del kit solar con el que estamos trabajando, más la instalación, es de 3.600 €. Por lo tanto, calculemos el retorno de la inversión y el beneficio para el medio ambiente:

Por lo tanto, los datos finales de amortización son de unos 7 años y medio aproximadamente para nuestro caso, con una mitigación anual de 1.131 kg de CO₂.

La vida media de las placas solares es de unos 50 años, con garantías de producción de 25 años, con lo que restarían muchos años de funcionamiento para beneficio del consumidor.

Debemos tener en cuenta también que, para el periodo de amortización, la forma en la que plantea compensar económicamente la nueva normativa. Esta normativa nos permitirá consumir directamente lo generado en nuestras placas, y también descontar de nuestra factura lo que se aporte a la red. La media de consumo anual de las viviendas unifamiliares en España es de 17.011 kWh, por lo que no habría problema en obtener la compensación económica de nuestra factura por los 3.675 kWh producidos. Recordamos que, si consumiéramos una cantidad inferior a 3.675 kWh, la diferencia no sería compensada y no podría ser tenida en cuenta para la amortización.

Para realizar los cálculos finales se ha tomado el valor de 0,129 €/kWh estimado con datos de la Red Eléctrica Española, y para el cálculo de la mitigación del CO₂ se ha utilizado el factor de emisión 0,308 kg CO₂/kWh estimado por la Generalitat de Catalunya con los datos del año 2016 en referencia al mix energético español.

Consumo de la bomba de calor con aerotermia y su retorno económico

Conociendo el cálculo del retorno que ofrece la energía solar fotovoltaica, vamos a ver si permiten cubrir el consumo de una bomba de calor aerotérmica y reversible. Este tipo de sistemas utilizan la aertermia como fuente de energía por lo que produce calor o frío a partir de la extracción de la energía latente del aire durante todo el año.   

El consumo anual estimado de una bomba de calor inverter que trabaja en una vivienda es de 3.000 kWh.

En la siguiente imagen, puedes ver un ejemplo de esquema de instalación de un kit solar para bomba de calor.

Teniendo en cuenta el cálculo anteriormente realizado que concluía que con una instalación de 7 placas solares nos aporta 3.675 kWh de energía podemos afirmar que, una vez amortizados los equipos solares, nuestra instalación fotovoltaica estaría cubriendo por completo la demanda de aire acondicionado y calefacción de nuestra vivienda utilizando bomba de calor con aerotermia. Como siempre, hay que tener en cuenta que estos datos son simplificaciones genéricas, y pueden variar si, por ejemplo, utilizamos la bomba de calor también para generar agua caliente sanitaria. 

Conclusiones

La conclusión que se puede obtener de estos datos es que disponer de una instalación de energía solar fotovoltaica junto con un sistema de climatización con bomba de calor con aerotermia puede resultar muy económico para una vivienda a medio y largo plazo. Tras la inversión inicial y una vez amortizados los paneles fotovoltaicos (en unos 7 años), estos conseguirían que el consumo de la vivienda en climatización estuviera muy cercano al nulo en términos anuales. Con lo cual, es un conjunto de sistemas muy a tener en cuenta de cara a la transición energética inminente que está ocurriendo.

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