Instalación fotovoltaica domestica de autoconsumo de 4,95 kW con conexión a la red monofásica y con 10,6 kWh de acumulación mediante baterías de litio de baja tensión

Abstract

[ES] El trabajo de final de grado elegido consiste en diseñar una instalación fotovoltaica para una vivienda conectada a red monofásica con acumulación con baterías de litio de baja tensión. El objetivo del trabajo es reducir el coste de la factura de la luz y aumentar el ahorro energético mediante el autoconsumo que nos ofrece la energía solar.

La vivienda consta con múltiples electrodomésticos de consumo medio, pero sin aire acondicionado ni cocina eléctrica, llegando a un consumo total de 5888,5 kWh al año. Esta vivienda está situada en una zona rural con un tejado orientado al suroeste con una superficie de 46 m2 de espacio, una inclinación de unos 25º y una orientación de unos -55º de azimut, donde se colocarían 11 paneles solares de 455 w de potencia llegando a un total de 4,9kW de pico de potencia. Con este dimensionamiento la instalación está limitada a un inversor que tenga como mínimo una potencia de entrada equivalente a los 4,9kW de potencia pico que nos puede ofrecer el sistema de paneles.

La batería siempre nos aporta un beneficio, ya que si el cliente consume más energía de la que el sistema fotovoltaico es capaz de producir, la posibilidad de usar la energía almacenada en lugar de comprarla a la red nos permite tener más autonomía, y por lo tanto más rendimiento del sistema fotovoltaico. La capacidad de esta batería debería ser equivalente a una media del balance diario entre consumo y producción para poder completar la demanda de energía.

El consumo de la vivienda se incrementa en los meses de invierno llegando a los picos de máximo consumo energético, y durante la primavera y otoño se mantiene relativamente alto respecto a los meses de verano que es cuando se registran los valores de mínimo consumo. De modo que en los meses de producción fotovoltaica mínima es cuando más energía consume el cliente, y en cambio los meses de máxima producción fotovoltaica es cuanto menos energía consume. Aun así, con todos estos datos se espera conseguir unos resultados de un ahorro energético y económico superior al 60% basándose en los datos de consumo del año 2020.

En el desarrollo del proyecto se estudiarán diversas posibilidades contemplando que el cliente pueda ampliar su sistema fotovoltaico en el futuro, analizándose los paneles fotovoltaicos que sean más rentables y las baterías que sean más adecuadas a los requerimientos del cliente.

[EN] The project chosen consists of designing a photovoltaic installation for a house connected to a single-phase grid with accumulation by low voltage lithium batteries. The aim of the work is to reduce the cost of the electricity bill and increase energy savings through self-consumption offered by solar energy.

The house uses multiple devices of average consumption, but without air conditioning or electric stove, reaching a total consumption of 5888.5 kWh per year. This house is located in a rural area with a roof facing southwest with an area of 46 m2 of space, an inclination of about 25º and an orientation about -55º azimuth, where 11 solar panels of 455 w of power would be placed, reaching a total of 4.9kW of peak power. With this design the installation is limited to an inverter that has at least an input power equivalent to the 4.9kW of peak power that the system of panels can offer.

The battery always brings us a benefit, because if the customer consumes more energy than the PV system is able to produce, the possibility of using the stored energy instead of buying it from the grid allows us to have more autonomy, and therefore more efficiency of the PV system. The capacity of this battery should be equivalent to an average daily balance between consumption and production in order to reach the energy demand.

The consumption of the house increases in the winter months reaching the peaks of maximum energy consumption, and during the spring and autumn remains relatively high compared to the summer months which is when the values of minimum consumption are recorded. This means that in the months of minimum photovoltaic production is when the customer consumes the most energy, while the months of maximum photovoltaic production is when the customer consumes the least energy. Even so, with all this data it is expected to achieve results of energy and economic savings of more than 60% based on consumption data for the year 2020.

In the development of the project various possibilities will be studied, contemplating that the client can expand its photovoltaic system in the future, analyzing the photovoltaic panels that are more profitable and the batteries that are more suitable to the client's requirements.