Descubrir formas de usar menos energía en tu casa es casi siempre más rentable que instalar un panel fotovoltaico más grande. Empezamos con un consumo mensual de 1.000 kilovatios-hora (kwh), que es la media de un hogar estadounidense. Lo redujimos a unos 500 kwh gastando algo más de 1.000 dólares en luces eficientes, regletas con interruptores, un nuevo frigorífico y algunas otras estrategias (ver 8 proyectos fáciles para ahorrar energía al instante). Si lo comparamos con el sistema fotovoltaico, que nos ahorra 250 kwh al mes pero cuesta 6.000 dólares, está claro dónde está la mejor rentabilidad. Adoptar primero las medidas de eficiencia y luego comprar el sistema fotovoltaico.
Planificamos un sistema fotovoltaico que redujera nuestro consumo actual a la mitad aproximadamente (es decir, un sistema que generara unos 250 kwh al mes, o 3.000 kwh al año). Utilizamos la calculadora PVWatts del Laboratorio Nacional de Energías Renovables para estimar el tamaño de un sistema que produjera 3.000 kwh al año en nuestra zona. PVWatts dio como resultado un sistema de algo más de 2 kilovatios. El sistema que terminamos instalando tiene una producción estimada de 2,15 kilovatios.
Nuestro sistema utiliza microinversores Enphase, pero también pueden estar disponibles otras marcas. Tenemos 10 paneles fotovoltaicos de 215 vatios cada uno, y cada uno tiene un inversor de 190 vatios que convierte la corriente continua producida por los paneles en corriente alterna, que es el sistema estándar de electricidad en los hogares de Estados Unidos. Pedimos el sistema como un kit que incluía los paneles fotovoltaicos, los microinversores, los raíles de montaje y otras piezas. El kit fue una buena elección, pero no esperes un kit del tipo «inserta la pestaña A en la ranura B». Básicamente, recibes una caja llena de piezas. Pronto se familiarizará con los sitios web de las empresas que fabrican las piezas – especialmente el área de «descarga de manuales».
Situación del conjunto fotovoltaico
En principio, los paneles solares para su casa estarían orientados hacia el sur, y estarían inclinados en un ángulo aproximadamente igual a su latitud local. También estarían a plena luz del sol, sin sombra, desde unas tres horas antes del mediodía solar (el momento en que el sol está directamente en el centro de su trayectoria a través del cielo en un día determinado) hasta tres horas después del mediodía solar. El rendimiento no se verá muy afectado si no puede orientar los paneles directamente hacia el sur o inclinarlos correctamente, pero incluso una pequeña cantidad de sombra puede tener un efecto negativo grave.
Un estudio del emplazamiento solar le mostrará cualquier problema potencial de sombra para cualquier época del año. Puede realizar el estudio del emplazamiento de un par de maneras. Una de ellas es un procedimiento en el que se utiliza una «carta solar» para su zona y una simple observación de los objetos que pueden causar sombras – esto podría ser un evento familiar divertido para enseñar a todos sobre la trayectoria del sol a lo largo del año. Otro método sencillo consiste en modelar el campo fotovoltaico y los objetos que pueden producir sombras en el programa gratuito de dibujo Google SketchUp. SketchUp tiene una función que le mostrará los patrones de sombreado para cualquier momento del día y del año.
Los microinversores ofrecen una ventaja en situaciones de sombreado parcial porque, en este sistema, cada panel fotovoltaico tiene un inversor que proporciona un seguimiento del punto de máxima potencia para obtener la mayor potencia posible de ese panel, tanto si está parcialmente sombreado como si está a pleno sol. En los sistemas convencionales de inversores de cadena, la sombra parcial puede hacer que el voltaje de una cadena de paneles caiga hasta el punto de que el inversor se apague y la producción de energía se reduzca a cero, lo cual es un gran efecto. Si tiene serios problemas de sombra que no puede enmendar, la energía fotovoltaica probablemente no sea una buena opción para su situación.
Hemos optado por el montaje en el suelo en lugar de un montaje en el techo porque hizo que la instalación fuera más fácil (y menos aterradora), y no tendremos que quitar los paneles si alguna vez hay que reemplazar el techo.
Instalación de paneles solares
Es hora de la parte divertida: ¡instalar el sistema! Podrías construir o comprar muchos tipos de sistemas de montaje de paneles fotovoltaicos, pero los paneles fotovoltaicos probablemente durarán 30 años, así que elige un sistema de montaje que pueda soportar el viento y el clima durante mucho tiempo. Hicimos nuestro propio bastidor de montaje con postes de madera tratada de 4 por 4 y zapatas de hormigón, y luego instalamos los paneles en rieles de aluminio diseñados específicamente para soportar los paneles sobre los bastidores de madera.
Con algo de ayuda de los vecinos y una hormigonera prestada, instalamos los soportes con bastante rapidez. Es importante asegurarse de que los soportes están bien alineados. Usamos marcos temporales de 2 por 6 detrás de los postes verticales para alinear todos los soportes.
Asegúrate de que las juntas del marco de madera están reforzadas con placas metálicas y que las zapatas tienen el tamaño adecuado. Aplique una capa extra de conservante para madera en todos los extremos de las vetas de la madera tratada y en las zonas donde la madera entra en contacto con el hormigón. En nuestro clima, la madera tratada dura mucho tiempo, pero si usted vive en un clima húmedo, es posible que desee considerar los soportes de metal.
Después de que los marcos de montaje estaban en el suelo, instalamos los rieles de soporte de aluminio. Esto fue fácil de hacer utilizando los soportes en L suministrados. A continuación, instalamos los microinversores en los raíles, lo que sólo requirió dos tornillos de acero inoxidable para cada inversor.
A continuación, instalamos los paneles fotovoltaicos, empezando por un extremo y trabajando a través de los raíles. Cuidado. Un desliz puede costar un panel fotovoltaico de 600 dólares. Los paneles son incómodos de manejar, por lo que es importante contar con ayuda en esta parte. Nosotros fijamos temporalmente una abrazadera de 2 por 6 debajo de cada panel para sostenerlo mientras hacíamos los ajustes finales. Las abrazaderas de montaje simplemente se deslizan en las ranuras de los rieles de soporte. Una vez colocado el panel fotovoltaico, las abrazaderas pueden apretarse para asegurar el panel.
Compruebe la alineación con frecuencia mientras monta los paneles. Los pequeños errores de alineación se acumulan y tienden a ser notables. Apretamos las abrazaderas del panel sólo lo suficiente para mantenerlas en su lugar, y más tarde utilizamos una llave de torsión para el apriete final.
Cableado del sistema de energía fotovoltaica
El cableado del sistema Enphase es relativamente sencillo, pero asegúrese de leer todas las instrucciones y comprender las cuestiones de seguridad. Usted está tratando con altos voltajes, y los paneles fotovoltaicos hacen el sistema «caliente», incluso si no está conectado a la red. Si crees que esto puede ser más de lo que quieres abordar, puedes asociarte con un electricista local para hacer el cableado. La mano de obra real involucrada en el cableado no es mucho, por lo que esto no debería añadir significativamente al costo del sistema.
Los cables de salida de cada panel fotovoltaico se conectan a los cables de acoplamiento en los microinversores. Los cables de salida de los microinversores se conectan en cadena. La salida del último inversor va primero a una caja de conexiones en el campo fotovoltaico y luego a un interruptor de desconexión del campo fotovoltaico situado cerca del contador de la casa. Desde el interruptor de desconexión, la energía va a un disyuntor no utilizado en la caja del disyuntor.
El interruptor de desconexión del conjunto fotovoltaico permite a los trabajadores de la compañía eléctrica desconectar el conjunto fotovoltaico de la red. El interruptor debe poder cerrarse con llave, debe estar cerca del contador principal de su casa y debe estar claramente etiquetado. El disyuntor que alimenta la energía fotovoltaica en la caja del disyuntor también debe estar etiquetado.
Enchufé los paneles fotovoltaicos y el nuevo disyuntor en último lugar, por lo que casi todo el cableado se realizó en un sistema «muerto».
Conexión a tierra del sistema
Compruebe todo el cableado y asegúrese de que todo está conectado a tierra como es necesario. Todos estos componentes (bastidores de paneles fotovoltaicos, carriles de soporte de paneles fotovoltaicos, carcasas de microinversores, cajas de conexiones de conjuntos fotovoltaicos y el interruptor de desconexión) deben estar conectados a tierra mediante un método de conexión a tierra aprobado.
Por ejemplo, aunque los paneles fotovoltaicos estén atornillados a los carriles de conexión a tierra, ésta no es una conexión a tierra aprobada. Utilizamos el sistema de conexión a tierra Weeb para la mayoría de ellos, y funcionó bien.
Además de las cuestiones de seguridad, los inspectores buscarán una conexión a tierra adecuada. Si tuviera que volver a hacerlo, utilizaría el sistema Weeb en todas partes porque es muy fácil.
Hay más información detallada sobre la construcción en Build It Solar.
Puesta en marcha del inversor
Para los sistemas Enphase, una unidad llamada EMU se comunica con todos los inversores enviando señales a través de la línea eléctrica. La EMU proporciona información sobre el funcionamiento del sistema, comprueba el estado y la salud de los inversores y envía los datos al servidor de Enphase a través de la conexión a Internet de su casa.
Después de que el inspector apruebe su sistema y el proveedor de servicios públicos haya instalado el contador de red, puede encender el sistema y enchufar la EMU a una toma de corriente normal. La UEM encontrará sus inversores y empezará a informar. En este momento, el sistema está generando energía y la UEM le dará las estadísticas básicas. Siéntese, tómese una cerveza y vea cómo llega la energía.
Rendimiento y ahorro de energía fotovoltaica
Nuestro sistema lleva funcionando desde noviembre de 2009 y su rendimiento ha sido bueno. No hemos experimentado ningún fallo y el sistema no ha necesitado mantenimiento. Hasta ahora, la producción de energía va un 10% por delante de la estimación de la calculadora de PVWatts. Compruebe el rendimiento en tiempo real de nuestro sistema en cualquier momento.
El coste de nuestro sistema fue de 9.960 dólares, o 4,63 dólares por vatio – los precios pueden ser un poco más bajos ahora. El reembolso federal del 30% más un reembolso estatal de 500 dólares redujo el coste a 6.470 dólares, o 3,01 dólares por vatio. Los reembolsos en algunos estados son mucho mayores que los de Montana.
Los sistemas de este tamaño instalados por profesionales suelen costar 7,50 dólares por vatio, lo que significa que nos ahorramos unos 6.000 dólares. Si el coste es su principal motivación para montar un sistema usted mismo, le recomiendo que consiga ofertas de sistemas instalados y los compare con el coste de todas las piezas que necesitaría para un sistema similar.
El ahorro en nuestra factura eléctrica el primer año fue de 332 dólares (basado en unos 10 céntimos por kwh), además de reducir nuestras emisiones de CO2 en 4.700 libras. El periodo de amortización simple de los 6.000 dólares que invertimos sería de 18 años, pero espero que sea mucho más corto si el precio de la electricidad sigue aumentando. Por ejemplo, si las tarifas suben un 10% al año, el tiempo total de amortización será de sólo 11 años.
Fuentes de energía solar
Detalles de la construcción
Calculadora de PVWatts
Rendimiento en tiempo real
Encuesta de sitios solares
Base de datos de incentivos estatales para las energías renovables y la eficiencia
Sistema de conexión a tierra de Weeb
Solar Unbound