La mayoría de los propietarios de paneles solares instalados en hogares tienen un sistema fotovoltaico atado a la red eléctrica, más conocidos por su nombre en inglés: Grid-Tied[i], que será el nombre que usaremos a lo largo de este artículo. Estos sistemas de energía solar, que funcionan sin baterías, siguen siendo la opción más popular —a pesar de las recientes mejoras en la tecnología de baterías— para los usuarios de energía solar hoy día.
¿Qué es un sistema fotovoltaico Grid-Tied?
Todos los sistemas solares fotovoltaicos emplean paneles que transforman la energía del sol en electricidad. Lo que hace especiales a los sistemas Grid-Tied es que su Inverter permite una transferencia bidireccional de energía entre el sistema de generación del hogar y la red pública, sin necesidad de emplear baterías de almacenamiento, pues usan la energía de la red para suplir la ausencia de las baterías.
En otras palabras, cuando un sistema Grid-Tied produce más energía de la que el hogar necesita, el excedente no se desperdicia, sino que exporta el exceso de energía al Sistema Eléctrico Nacional (SEN). A su vez, la instalación no se queda sin energía cuando los paneles solares no producen suficiente electricidad, pues el sistema puede importar el déficit de la red eléctrica.
La relación bidireccional de un sistema Grid-Tied ofrece a los propietarios un beneficio importante: pueden usarlo para aprovechar la medición neta.
No en todos los países se reconoce o hay definidas políticas de medición neta y facturación neta. Cuando está disponible, la medición neta permite a los propietarios de viviendas ganar créditos de factura por cada vatio de exceso de energía solar que inyectan en la red eléctrica nacional. Estos “pagos” permiten al propietario reducir drásticamente, o incluso eliminar, sus cargos por uso de servicios públicos.
Si quieres saber más sobre la medición neta, próximamente estaremos publicando un artículo con más información sobre este incentivo, al cual Cuba se sumó recientemente.
¿Qué otros tipos de configuraciones de sistemas de generación solar existen?
Las instalaciones solares domésticas que no sean Grid-Tied estarán en una de estas dos categorías:
Sistema solar híbrido
También conocido como sistema Grid-Tied con batería de respaldo o Grid-Tied + Storage. Esta variante incluye un sistema de baterías para almacenar energía, a la vez que permanece conectado a la red eléctrica.
La adición de un sistema de baterías puede parecer un cambio pequeño, pero hace que los sistemas solares híbridos funcionen de manera diferente, y cuesten mucho más que los sistemas Grid-Tied.
Sistema solar aislado de la red (Off-Grid)
Este es un sistema solar que funciona 100 % independiente de la red eléctrica pública. Como no hay opción de extraer energía de la red, requiere de un número mayor de paneles, acompañado con un sistema de almacenamiento de energía de mayor capacidad.
Ventajas de los sistemas solares Grid-Tied
Existen tres ventajas que marcan la diferencia entre los sistemas Grid-Tied y el resto de los sistemas de generación solar.
- Más barato: Este sistema requiere menos componentes y su instalación es mucho más simple, por lo que requiere de una menor inversión inicial.
- Mayor ahorro: La posibilidad de venderle electricidad a la red pública se traduce en un ahorro adicional en las facturas posteriores.
- Más confiable: Como requiere menor cantidad de componentes, un sistema solar Grid-Tied tiene menor número de puntos de falla.
Desventajas de los sistemas solares Grid-Tied
En realidad, sólo hay una desventaja en un sistema conectado a la red con respecto al resto de las configuraciones: no hay energía durante los cortes de la red pública. Los sistemas solares Grid-Tied carecen de almacenamiento de batería, lo que significa que no proporcionan energía de respaldo durante un apagón o avería.
Como característica de seguridad, los sistemas solares Grid-Tied están diseñados para detenerse cuando la red se apaga. De lo contrario, podrían inyectar voltaje a la red y provocar un accidente, y hasta dañar el Inverter.
Sin embargo, existen sistemas solares Grid-Tied que sí permiten utilizar sus paneles solares en caso de un corte de energía durante el día. Los Inverters del fabricante SMA poseen una tecnología llamada SPS o Secure Power Supply, que permite usar hasta 2kW de potencia utilizando directamente energía solar, sin necesidad de usar baterías o la red pública.
¿Cómo funciona un sistema Grid-Tied durante todo el día?
Cuando un propietario instala paneles solares y los conecta a la red pública, el hogar se convierte, al mismo tiempo, en un consumidor y productor de electricidad. Esto es posible gracias a la relación bidireccional que un sistema solar Grid-Tied crea entre el hogar y la empresa de servicios eléctricos.
La dirección y el volumen del flujo de energía siempre estará cambiando según la relación que haya en todo momento entre la producción y el consumo de energía. A veces, la casa estará exportando energía, y otras veces importándola. Esto se debe a que tanto la energía generada por los paneles solares, como el uso de energía del hogar, nunca son constantes. La primera cambia en función de la cantidad de luz solar disponible, mientras que el segundo varía en función de los patrones de consumo fluctuantes del hogar.
Para demostrar cómo, y por qué sucede esto, veamos el comportamiento de un sistema de paneles solares Grid-Tied durante el transcurso de un día.
Sistema solar Grid-Tied en la noche
En la noche, justo antes del amanecer, la casa no está usando mucha energía. Por lo general, está funcionando un refrigerador, algunos cargadores de teléfono y un sistema de climatización (aire acondicionado).
No hay energía solar disponible, por lo que las necesidades de uso del hogar se suplirán con la energía del Sistema Eléctrico Nacional (SEN).
Sistema solar Grid-Tied en la mañana
A medida que amanece y el sol sale, la familia dentro de la casa se despierta y se prepara para un nuevo día. Al hacerlo, los picos de consumo se disparan, pues estarán usando el microondas, cafeteras, tostadoras, secadores de pelo, calentadores de agua eléctricos y otros dispositivos que demandan mucha energía.
Pero no es sólo la familia la que se ha despertado, ¡los paneles solares en el techo también lo han hecho! A medida que la luz solar incide en los paneles, estos comienzan a generar energía. Pero el sol aún no es muy fuerte, y la producción solar será limitada. Por esta razón, el hogar todavía tiene que importar parte de la energía de la red.
Sistema solar Grid-Tied al mediodía
Al mediodía, cuando los rayos del sol inciden con mayor intensidad, los paneles solares alcanzan su máxima potencia de salida. Al mismo tiempo, el consumo de electricidad en el hogar está en su nivel más bajo, ya que la mayoría, sino todos los miembros de la familia, suelen estar fuera de casa, a excepción de los fines de semana, donde este patrón se modifica en muchos hogares.
Así que, por lo general, al mediodía el sistema está produciendo más energía de la requerida. En un sistema solar Grid-Tied, este excedente se exportará automáticamente a cambio de créditos de facturas, vendiéndose energía a la red pública y usando el “dinero ganado” para pagar su factura de servicios públicos.
En algunos países, existe lo que se llama medición neta completa, en la que los productores pueden vender electricidad a la red pública a la misma tarifa a la que la compran. Según el Ministerio de Energía y Minas, en Cuba existe la posibilidad de vender la energía excedente a $ 1.50 CUP el kWh, gracias a la medición neta.
En el Decreto-Ley No. 345 publicado en la Gaceta Oficial Extraordinaria No. 95 en noviembre de 2019, el Consejo de Estado de la República de Cuba apruebó la producción de energía por los consumidores -incluyendo al sector residencial-, a partir de la utilización de las tecnologías que aprovechen las fuentes renovables de energía para el autoabastecimiento у la venta de los excedentes al Sistema Eléctrico Nacional.
Gaceta Oficial Extraordinaria No. 95 de noviembre de 2019
Sistema solar Grid-Tied en la tarde
En la tarde hay menos luz solar incidiendo directamente sobre los paneles solares, lo que conduce a una caída moderada en la producción de energía.
Las necesidades del hogar siguen siendo relativamente bajas en este momento, después de todo, es probable que los miembros de la familia aún no estén en casa y que aún no se necesiten luces; por lo que el sistema continuará exportando energía a la red pública.
Sistema solar Grid-Tied al anochecer
Con la puesta del sol, la generación solar llega a su fin para el día, y es también cuando el consumo de energía usualmente alcanza su punto máximo; pues, los miembros de la familia regresan a casa y usan las luces, los dispositivos de entretenimiento, los electrodomésticos, el clima, calentadores y otros equipos.
En este horario, la transferencia de energía con respecto a la red cambia de dirección. El hogar deja de exportar, y comienza a importar energía para satisfacer su demanda.
Tarde en la noche, el consumo de energía cae nuevamente, y la demanda se suplirá íntegramente desde la red, hasta que salga el sol y el sistema solar Grid-Tied inicie otro ciclo de producción y exportación.
¿Cómo funciona un sistema Grid-Tied en el transcurso de un año?
La dirección de las transferencias de energía entre el hogar y la red no solo se ven afectada por los horarios del día, sino que también por las estaciones del año.
Para cada región del planeta, a medida que cambian las estaciones, también lo hará (en mayor o menor proporción) la cantidad de luz solar que incidirá sobre los paneles. Al mismo tiempo, los cambios en el clima afectan la electricidad necesaria para la climatización de los hogares, lo cual representa uno de los mayores renglones de consumo de energía.
Combinados, los cambios en la disponibilidad de luz solar y el clima provocan variaciones al nivel de importaciones y exportaciones de un sistema solar Grid-Tied durante las diferentes temporadas del año.
Afortunadamente, Cuba es un país con condiciones favorables para el aprovechamiento de la energía solar, con aproximadamente 300 días de sol al año.
Veamos cómo se comporta un sistema de paneles solares Grid-Tied durante el transcurso del año.
Verano
En verano, cuando los días son largos y el sol abundante, los hogares con sistemas Grid-Tied exportan más energía de la que importan. Esto significa que el propietario puede guardar créditos para su uso posterior.
Invierno
En Cuba, el clima invernal se traduce en una disminución del consumo de energía. En esta época del año, los hogares son menos propensos a requerir climatización, y los sistemas solares Grid-Tied también producen cantidades razonables de energía, por lo que las importaciones y exportaciones de electricidad tienden a estar en equilibrio.
¿Las exportaciones compensan el uso de la red?
Un hogar con paneles solares Grid-Tied correctamente dimensionados, exportará una considerable cantidad de energía durante ciertas etapas del año y algunas horas del día. El propietario puede entonces llevar estos créditos, y usarlos cuando sus importaciones de red son más altas que las exportaciones de energía solar.
En otras palabras, la alta generación solar (y las exportaciones) durante algunos períodos del año o del día, sirven para cancelar las importaciones relativamente altas de otras temporadas u horarios. De hecho, con un sistema correctamente diseñado, un hogar con paneles solares Grid-Tied, puede incluso, terminar con cargos netos de consumo de electricidad para el año.
¿Qué equipamiento se necesita para un sistema solar Grid-Tied?
Los sistemas Grid-Tied son los sistemas solares fotovoltaicos más fáciles de instalar. Requieren menor cantidad de equipo, y su instalación es relativamente simple, dado que no requiere de baterías para su funcionamiento.
Los principales elementos son:
- Paneles solares: Son los encargados de generar electricidad de Corriente Continua a partir de la luz solar. Un sistema de energía solar típico de 6 kilovatios requeriría aproximadamente 20 paneles individuales.
- Montaje: Existen variados tipos de montajes para tejas, cubiertas metálicas, y otras superficies. Se debe ser cuidadoso a la hora de su compra, pues todas las estructuras de soporte no son compatibles con todos los paneles.
- Cableado: Es el cableado necesario para transportar la energía desde los paneles solares hasta el Inverter Grid-Tie, y luego hacia el hogar o el medidor neto.
- Inverter Grid-Tie: Es el corazón del sistema. Este inversor convierte la electricidad de Corriente Continua en Corriente Alterna, utilizable tanto por la casa como por el SEN. Evalúa en tiempo real los flujos de energía para determinar si la producción solar debe utilizarse en el hogar, o exportarse.
- Medidor neto: Este es un medidor que monitorea el intercambio bidireccional de energía entre el hogar y la Unión Eléctrica (UNE). La UNE tiene la obligación de proporcionarle el medidor una vez que el sistema solar Grid-Tied esté listo para conectarse a la red, así como de instalarlo bajo los parámetros técnicos requeridos para su integración al SEN.
¿Cuánto cuesta un sistema solar vinculado a la red?
El costo promedio de un sistema solar típico de 6 kW vinculado a la red es de $ 6,000 USD. Sin embargo, el costo del sistema solar puede variar bastante en función del país en el que se compre, la marca de paneles solares elegida, y el fabricante y la tecnología Inverter seleccionadas.
Es importante destacar que mientras un generador Diesel puede costar aproximadamente la mitad del valor de un sistema Grid-Tied, estos requieren de combustible, por lo que se incurrirá en costos para su funcionamiento.
Asimismo, los generadores de emergencia solo deben ser empleados en situaciones de cortes del suministro eléctrico y, tras varias horas de funcionamiento, requieren cambios de aceite y mantenimiento.
Un sistema Grid-Tied, al no requerir de combustible, estará funcionando constantemente durante el día, generando electricidad gratuita para su consumo o exportación.
Los sistemas Grid-Tied son la mejor opción para la mayoría de los hogares
La mayor ventaja de los sistemas solares Grid-Tied es su menor costo inicial frente a otros tipos de sistemas solares fotovoltaicos. Su menor costo significa un mayor ahorro mensual, un mayor retorno de la inversión, y un período de amortización más corto.
Por otra parte, la posibilidad de vender el exceso de energía constituye otra de las características claves en materia de ahorro. El exceso de electricidad exportado a la red eléctrica es un factor fundamental a la hora de recuperar la inversión y de abaratar las facturas eléctricas.
Si tiene interés en instalar un sistema solar fotovoltaico Grid-Tied para su hogar o negocio, y le gustaría saber cuánto puede costar y cuánto dinero puede ahorrarle, contáctenos para recibir asesoramiento y una estimación personalizada.
Si tienes interés en instalar un sistema solar fotovoltaico Grid-Tied para tu hogar o negocio, y te gustaría saber cuánto puede costar y cuánto dinero puede ahorrarte; contáctanos a traves del chat de nuestra web para recibir asesoramiento y una estimación solar personalizada.
[i] Este tipo de sistema también es conocido por otros nombres, como On-Grid, Grid-Connected, Grid-Intertied y Grid-Direct; todos en inglés, o Atado a la Red en español. Todos se refieren a lo mismo.
