Energía solar fotovoltaica para casas en México: una explicación

Este artículo aborda paso a paso la instalación residencial de un sistema solar fotovoltaico, uno de los ejemplos más exitosos de una fuente de energía renovable descentralizada

Por Roberto Capuano y Ena Gutiérrez

En las redes eléctricas de todo el mundo está sucediendo un hecho sin precedentes: la generación de energía descentralizada. Esto quiere decir que el modelo de las grandes plantas de combustibles fósiles que producen electricidad a cientos de kilómetros de las ciudades está llegando a su fin. La generación descentralizada de energía, en cambio, se genera en el mismo sitio donde se consume y es limpia.

La descentralización, a su vez, evita la necesidad de transmitir la energía a largas distancias y, de esta manera, incrementa la estabilidad de la red, pues evita las pérdidas en las que incurre el sistema durante la transmisión y distribución. En México, un sistema solar fotovoltaico (FV) funciona interconectado a la red eléctrica, lo que significa que no es necesario un sistema de almacenamiento, aunque es posible tenerlo si un usuario lo quisiera.

La energía generada por el sistema puede ser consumida en la casa, si hay demanda de electricidad en el momento de la generación; sin embargo, en caso de que ésta sea mayor a la demanda también es posible regresarla a la red eléctrica.

Desde el punto de vista del consumo, para el usuario es imperceptible disponer de energía solar en casa, pues su calidad es idéntica a la de la red eléctrica.

En la actualidad, un FV “compite” con el precio de la tarifa de CFE, por lo que los usuarios a los que más sentido económico les hace son a aquellos que se encuentran en la tarifa DAC (residencial, no subsidiada) y 02 (comercial, de baja tensión).

Para un usuario residencial el mayor ahorro económico sucede cuando baja del límite DAC, ya que la energía que paga en la tarifa subsidiada es tres veces más barata. De igual manera en las zonas cálidas del país, los costos subsidiados tienen precios altos en los escalones “altos” del valor. Es decir, conforme se acerca un usuario al límite de la tarifa DAC (a perder el subsidio), su costo unitario sube.

A diferencia de las de media tensión, la tarifa residencial no tiene precios que varían con la hora en la que la electricidad es consumida ni con los picos de demanda. Por ello, el análisis de prefactibilidad es necesario para un sistema solar en una casa, pero no es obligatorio para una evaluación granular del comportamiento energético diario. Tan sólo se busca generar la luz que requiere el usuario para bajar de tarifa DAC o de los escalones caros de la subsidiada.

Una vez teniendo la cantidad de electricidad a generar, hay diferentes factores que definirán el rendimiento de este sistema; el proceso de diseño, a su vez, tiene como objetivo definir la potencia necesaria para obtener la generación de energía deseada. Las principales variables que se toman en consideración son:

• La radiación solar de la zona geográfica
• La cantidad de sombras que incidirán sobre el sistema
• Los datos técnicos y de eficiencia del panel e inversor
• La inclinación y orientación de la estructura

Con el rendimiento de la planta y la energía necesaria se obtiene la potencia total y el número de paneles. Recordemos que la electricidad generada por un panel solar es en corriente directa, por lo que, para consumirla en casa es necesario transformarla a corriente alterna, lo cual se logra a través de un inversor. Asimismo, es necesario un sistema de monitoreo que recopile los datos de generación una vez que el sistema FV esté encendido,  a fin de detectar fallas.

Para su instalación se necesita una estructura sobre la que quedarán montados los paneles, la tubería y el cableado para realizar las conexiones eléctricas. El sistema solar se interconecta a la casa a través de un tablero eléctrico en dos fases.

El último paso antes de la puesta en marcha consiste en culminar la interconexión del sistema a la red de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), para lo cual es necesario cambiar o configurar un medidor bidireccional. Éste aparato, el cual es responsabilidad de la CFE, contabiliza tanto la energía que el sistema regresa a la red como la que la casa consume de ésta. Al final del periodo de facturación, la CFE cobra la diferencia entre estas lecturas, por eso se le llama medición neta.

A partir de que el medidor bidireccional está instalado podemos encender el sistema y generar ahorros. La medición del consumo sucede con los cortes del recibo de la CFE. Éste documento debe estar abanderado como fuente renovable y contar con dos lecturas para un mismo número de medidor. La primera lectura indica la energía consumida de la red y la segunda apunta la que fue inyectada a la red.

En la sección de facturación, los kWh cobrados corresponden a la resta entre ambas lecturas. Es importante notar que éstas no representan ni el consumo total de energía en la casa ni la generación total del FV. La primera lectura sólo contempla el consumo proporcionado por la red, pero hay otra parte del gasto que la casa obtiene mientras el sistema está generando. De manera similar, la segunda lectura contabiliza la energía que “sobró”, es decir, aquella que se generó con el sistema FV, pero que la casa no consumió.

Para conocer el consumo de electricidad total de una residencia con tecnología solar es necesario contemplar tanto la energía adquirida de la red como la del sistema. El total proveniente de éste indica la diferencia entre lo generado en cierto periodo de tiempo y la energía inyectada a la red durante ese mismo lapso.

A lo largo de su vida útil, un sistema FV no requiere mantenimientos intensivos. Una buena práctica consiste en sustituir el inversor cada diez años, si bien tampoco es recomendable en todos los casos. Los paneles fotovoltaicos requieren un aseo periódico con agua, para evitar que la suciedad disminuya su eficiencia. La frecuencia de estas limpiezas depende del ambiente y la zona.

Por eso, resulta crucial que un integrador de sistemas los revise de manera remota, a fin de detectar fallas puntuales que podrían afectar su desempeño; sin embargo, por lo general, esta tecnología no requiere mantenimiento.

Para muchos clientes residenciales existe un claro beneficio económico en la instalación de paneles solares, aunque también vale destacar que, a través de un sistema FV, un usuario adquiere el control de su energía mientras contribuye a la generación de fuentes no contaminantes.

Adicionalmente, para la red de distribución, la energía solar distribuida genera beneficios ambientales, económicos y técnicos.

Se sigue, entonces, que descentralizar las fuentes de generación de energía se traduce en los siguientes beneficios: aumento de la confiabilidad del suministro; disminución de las pérdidas en potencia por transporte y de las variaciones en el voltaje, así como la mitigación de la necesidad de inversión en nueva infraestructura y de los riesgos financieros que implica la operación de la red.
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Roberto Capuano
Ingeniero ambiental de la universidad de Rutgers, Nueva Jersey, cursó un MBA en la London Business School. Es cofundador y director de operaciones de Enlight, la empresa constructora de casas a base de energía solar más grande del centro de México. También forma parte del Comité de Generación Distribuida de la Asociación Mexicana de Energía Solar Fotovoltaica (Asolmex).

Ena Gutiérrez
Egresada de Ingeniería en Desarrollo Sustentable del Tecnológico de Monterrey, está comprometida a formar parte de la transición energética del país. Se desempeña en el área Innovación y Desarrollo de Enlight, donde está encargada de la plataforma de monitoreo de la empresa.