Hoy en día, tener un sistema de energía solar propio en el tejado es técnica y económicamente atractivo. Muchos fabricantes ofrecen kits completos para sistemas solares : paquetes con todos los componentes clave necesarios para instalar módulos fotovoltaicos en el tejado. Pero ¿qué incluye exactamente un kit de este tipo y qué variantes hay disponibles (con y sin almacenamiento en baterías)? Este artículo ofrece una descripción general completa de todos los componentes de un sistema fotovoltaico doméstico, explicando su función y cómo interactúan mediante un diagrama. También proporcionamos ejemplos de dispositivos comunes, incluyendo su fabricante, modelo y precio. Así, sabrá exactamente qué dispositivos componen un kit completo de energía solar y qué debe tener en cuenta.
Componentes principales de un sistema solar: descripción general
Un sistema fotovoltaico completo típico para una vivienda unifamiliar contiene los siguientes componentes principales:
- Módulos solares (paneles solares) : convierten la luz solar en energía eléctrica (corriente continua).
- Sistema de montaje : soportes, rieles y fijaciones para montar los paneles solares en el techo (varía según el tipo de techo).
- Inversor : dispositivo que convierte la corriente continua generada por los módulos en corriente alterna doméstica (230 V, 50 Hz).
- Cableado y conexiones : cables solares, conectores (por ejemplo, conectores MC4) y, si es necesario, fusibles, así como una conexión al circuito de la casa.
- Almacenamiento de batería (opcional) : un sistema de batería que almacena el exceso de energía solar para usarla por la noche o cuando está nublado.
- Controlador de carga (opcional) : un controlador de carga solar que controla el proceso de carga de la batería en sistemas fuera de la red sin conexión a la red (esta función a menudo está integrada en sistemas conectados a la red con inversores híbridos).
Así es como interactúan los componentes
Los componentes mencionados anteriormente trabajan en conjunto para generar electricidad utilizable para su hogar a partir de la luz solar. Los módulos solares generalmente se conectan en serie para formar cadenas. Cuando se exponen a la luz solar, generan corriente continua, que fluye al inversor a través de cables solares adecuados . El inversor convierte la corriente continua en corriente alterna y la alimenta a la red eléctrica del hogar . Aquí es donde la electricidad se suministra inicialmente a las cargas actuales del hogar. Si el sistema fotovoltaico produce más electricidad de la que se utiliza actualmente, el excedente se inyecta en la red pública (si no hay batería) o se almacena temporalmente en un sistema de almacenamiento de baterías (si hay uno disponible). Cuando es necesario, por ejemplo, por la noche cuando no brilla el sol, el sistema de almacenamiento de baterías puede devolver la electricidad almacenada a la red doméstica. La gestión moderna de la energía garantiza que la energía solar siempre se utilice primero en el hogar antes de que se extraiga electricidad de la red.
El diagrama anterior ilustra un sistema típico de energía solar conectado a la red eléctrica: Los módulos solares del tejado se conectan al inversor mediante cadenas y un aislador de CC, que a su vez se conecta a la red eléctrica doméstica y a la red pública mediante un contador. Los sistemas con almacenamiento también incluyen una batería y un controlador. Los diagramas de conexión y cableado pueden variar ligeramente según el sistema; ofrecemos ejemplos detallados para diferentes escenarios en un artículo aparte.
¿Sistema solar con o sin almacenamiento?
Sin almacenamiento de batería (conectado a la red)
El sistema fotovoltaico tradicional se conecta a la red pública y no requiere baterías. Durante el día, la energía solar generada se utiliza directamente en el hogar y el excedente se inyecta a la red mediante una tarifa. Una gran ventaja de esta opción es su menor coste de adquisición y su tecnología más sencilla: solo se requieren el generador solar (módulos) y un inversor. Sin embargo, sin almacenamiento, solo se utiliza de media entre el 20 % y el 30 % de la energía solar generada (autoconsumo); el resto se inyecta a la red.
Con almacenamiento de batería (sistema híbrido)
En un sistema fotovoltaico con almacenamiento, también se instala una batería de gran tamaño para almacenar el exceso de electricidad. Esto suele aumentar la tasa de autoconsumo al 60 % o más, ya que la energía solar de la batería puede utilizarse por las tardes y por la noche. Este sistema requiere un inversor híbrido (un inversor combinado de fotovoltaica y batería) o un inversor de batería independiente con un controlador de carga. Los costes del sistema son mayores (el almacenamiento en batería es caro), pero proporciona una mayor independencia de la red eléctrica. La viabilidad económica de un sistema de almacenamiento depende de factores como el precio de la electricidad, la tarifa de inyección y el precio del almacenamiento (tema para un artículo aparte).
Sistema insular (autosuficiente)
Una forma especial es el sistema solar completamente autosuficiente sin conexión a la red eléctrica (p. ej., para refugios de montaña). En este caso, es obligatorio un sistema de almacenamiento de baterías, y un controlador de carga gestiona la conexión entre los módulos solares y la batería. También se suele utilizar un inversor especial para sistemas aislados, creando un sistema aislado con una red doméstica estable de 230 V. Estas soluciones son técnicamente más complejas y más caras por kWh, pero rara vez se eligen para viviendas unifamiliares típicas, ya que suelen disponer de conexión a la red eléctrica.
Módulos solares: el corazón del sistema
Los módulos solares (también llamados paneles solares) constan de numerosas células solares que convierten la luz solar directamente en corriente continua (CC). Un sistema doméstico completo típico contiene aproximadamente entre 8 y 20 módulos solares, dependiendo de la potencia deseada. Cada módulo estándar proporciona actualmente entre 300 y 500 Wp (vatios pico) de potencia nominal. Los módulos comunes para sistemas de tejado, por ejemplo, son módulos monocristalinos de 400 vatios que miden aproximadamente 1,7 × 1 metro. Para instalar una potencia total de 5 kWp, por ejemplo, se requieren aproximadamente 12 módulos de aproximadamente 415 W cada uno.
Si bien existen diferencias de calidad en cuanto a eficiencia y durabilidad, la mayoría de los módulos disponibles en el mercado ofrecen una garantía de rendimiento de 25 a 30 años. Entre los fabricantes más conocidos se encuentran Trina Solar , JA Solar , Q CELLS , Jinko Solar y REC . Los módulos solares cuestan actualmente entre 150 y 250 € por módulo (para la clase de 400 W), dependiendo de la marca y la eficiencia. Por ejemplo, el módulo JA Solar de 420 Wp cuesta unos 180 € .
En el conjunto completo para una vivienda unifamiliar, los paneles solares representan la mayor parte de los costes: alrededor del 40-50 % de los costes totales del sistema son atribuibles a los módulos.
(Ejemplo: módulos solares en el tejado de una casa)
Sistema de montaje y fijación
Para garantizar la instalación segura de los módulos solares en el tejado, un kit fotovoltaico siempre incluye un sistema de montaje . En tejados inclinados, este consta de ganchos o pernos de suspensión, rieles de montaje de aluminio y abrazaderas que fijan los paneles a los rieles. En tejados de tejas, por ejemplo, se colocan ganchos de acero inoxidable bajo las tejas y se atornillan a las vigas. Se montan los rieles de aluminio, a los que se fijan los módulos.
Para techos planos, se utilizan triángulos de elevación o bandejas especiales para crear el ángulo de inclinación óptimo y, a menudo, es necesario lastrarlas (poncharlas) en lugar de perforar el techo.
Un buen sistema de montaje es resistente a la corrosión y está diseñado para soportar las cargas de nieve y viento de su región. En los conjuntos completos, los componentes de montaje suelen estar adaptados a los módulos y al tamaño del tejado. El coste de los materiales de montaje supone aproximadamente un 10-15 % del total del sistema . Para un sistema de 10 kWp, puede presupuestar entre 1000 y 2000 € solo para la subestructura y los herrajes de montaje. Es importante prestar atención a la calidad (por ejemplo, sistemas de Schletter o K2 Systems ) para garantizar la durabilidad de los módulos fotovoltaicos.
Inversor: la central eléctrica en miniatura
El inversor es un dispositivo central en todo sistema fotovoltaico. Toma la corriente continua (CC) de los módulos solares y la convierte en corriente alterna (CA) compatible con la red eléctrica, que puede utilizarse directamente en el hogar o inyectarse a la red eléctrica. El inversor se selecciona en función de la potencia nominal del sistema fotovoltaico; normalmente, tiene la misma potencia o una potencia ligeramente inferior a la potencia combinada de los módulos (p. ej., aproximadamente 5 kW para un sistema de 6 kWp, ya que no todos los módulos producen la máxima potencia simultáneamente).
Los inversores modernos ofrecen eficiencias del 97-99 % y suelen incluir seguidores MPP (seguidores del punto de máxima potencia) para maximizar constantemente el punto de funcionamiento óptimo de los módulos solares. También incorporan funciones de seguridad (p. ej., apagado automático en caso de fallo de la red eléctrica [ protección NA] ) y módulos de comunicación para la monitorización del sistema (mediante una aplicación o un portal web).
Existen diferentes tipos:
- Inversores string: De serie en la mayoría de los sistemas de tejado. Precio: aproximadamente 700-1500 € para 5-10 kW. Ejemplos: SMA Sunny Boy 5.0 (aproximadamente 1200 €), Fronius Symo 6.0-3-M (aproximadamente 1500 €).
- Microinversores: Pequeños inversores por módulo. Precio: 100-200 € por unidad. Ejemplo: Enphase IQ7 .
- Inversores híbridos: Dispositivos que combinan energía fotovoltaica y baterías. Precio: 1500-2500 € . Ejemplos: Sungrow SG5HY , SMA Tripower Storage .
Dependiendo del sistema, se puede utilizar un inversor de batería independiente para conectar la batería a la red eléctrica doméstica. Esto es necesario al modernizar un sistema de almacenamiento en un sistema fotovoltaico existente cuyo inversor no es compatible con sistemas híbridos. Los inversores de batería para sistemas de almacenamiento domésticos típicos cuestan aproximadamente entre 700 y 1500 € .
Almacenamiento de baterías: utilice energía solar las 24 horas del día
Un sistema de almacenamiento de baterías es un dispositivo adicional clave si desea utilizar energía solar por las noches o durante un corte de luz. Los sistemas de almacenamiento domésticos actuales suelen ser sistemas de baterías de iones de litio con una capacidad útil de entre 5 y 15 kWh. Suelen instalarse en la pared del sótano o el lavadero, o en un armario. El inversor de batería o inversor híbrido carga la batería con el exceso de energía fotovoltaica y la descarga cuando es necesario. Esto aumenta significativamente la proporción de autoconsumo, como se mencionó anteriormente.
El coste del almacenamiento en baterías ha disminuido en los últimos años, pero aún ronda los 400-800 € por kWh de capacidad . Un sistema de almacenamiento pequeño de 5 kWh tiene un precio inicial de unos 2500-3500 € , mientras que los sistemas más grandes de 10 kWh rondan los 5000-7000 € . Un ejemplo bien conocido es el Tesla Powerwall 2 con una capacidad de 13,5 kWh por unos 8000-9000 € (sin instalación). Fabricantes como BYD , LG Energy Solution y Sonnen también ofrecen sistemas de almacenamiento domésticos. La elección del sistema de almacenamiento depende de la capacidad deseada y de la compatibilidad con el inversor. Importante: El almacenamiento suele ser opcional en los conjuntos completos; esto significa que puede instalar primero el sistema fotovoltaico y luego añadir el almacenamiento.
Controlador de carga: indispensable para sistemas autónomos
Un controlador de carga solar se utiliza principalmente en sistemas aislados (off-grid) y pequeños sistemas solares de 12/24 V. Garantiza que los módulos solares carguen la batería de forma óptima, sin sobrecargarla ni descargarla en exceso. En sistemas conectados a la red con inversores híbridos modernos, no se necesita un controlador de carga independiente, ya que la electrónica de carga está integrada en el inversor.
Hay dos tipos:
- Controlador PWM (más económico, para sistemas pequeños de 12/24 V)
- Controladores MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia), que pueden manejar de manera eficiente voltajes de módulo más altos y optimizar el proceso de carga.
Un controlador de carga MPPT para un sistema aislado de tamaño mediano (por ejemplo, un sistema de batería de 48 V con una corriente de carga de 60 A) cuesta entre 300 y 500 € . Victron Energy, por ejemplo, ofrece modelos de alta calidad en esta categoría. Este controlador se conecta entre los paneles solares y la batería y es esencial para maximizar su vida útil.
Cableado, conexiones y seguridad
Además de los dispositivos principales, un sistema solar completo también incluye los accesorios eléctricos necesarios :
- Cables solares: Unos cables especiales resistentes a los rayos UV conectan los módulos entre sí (cableado string) y llegan al inversor. Las secciones transversales de los cables de CC suelen ser de 4 a 6 mm².
- Conectores: Los conectores MC4 están estandarizados en las conexiones del módulo, lo que permite una conexión segura y resistente a la intemperie de los cables.
- Cajas de distribución y fusibles: Los sistemas más grandes pueden utilizar cajas de distribución (cajas de combinación) para cadenas en paralelo. Los fusibles de CC o disyuntores entre los módulos y el inversor también son útiles para apagar el generador solar durante el mantenimiento.
- Contador de electricidad: En los sistemas conectados a la red eléctrica, el proveedor de energía proporciona un contador de electricidad bidireccional para medir la electricidad suministrada y consumida. Aunque no está incluido en el kit de compra, es un componente fundamental del sistema de facturación.
- Monitoreo: Muchos inversores incluyen un sistema de monitoreo (portal web o aplicación). Además, se pueden instalar medidores de energía o medidores inteligentes en la red doméstica para monitorear el autoconsumo.
Se debe tener sumo cuidado al instalar el cableado y las conexiones. Si bien un aficionado al bricolaje con experiencia suele poder encargarse del montaje mecánico de los módulos, la conexión eléctrica final debe ser realizada por un electricista certificado. Esto garantiza el cumplimiento de todas las normas de seguridad y es un requisito previo para la notificación de la conexión a la red.
(Aquí se podría mostrar un diagrama de circuito simplificado de todos los componentes para ilustrar el plan de conexión).
Planificación del sistema y próximos pasos
Un kit completo de sistema solar facilita el acceso a la generación de energía privada, ya que todos los componentes coordinados ya están incluidos. Sin embargo, antes de adquirir un paquete de este tipo, debe planificar cuidadosamente el tamaño y el equipo necesarios para el sistema. Preguntas importantes incluyen: ¿Cuánta electricidad consume? ¿Cuánto espacio disponible en el tejado hay? ¿Debería integrarse un sistema de almacenamiento de baterías? ¿Qué costos y rentabilidad puede esperar?
Para responder a estas preguntas, le recomendamos usar nuestra calculadora solar . Esta herramienta en línea le ayuda a determinar la cantidad óptima de módulos solares para su tejado, encontrar el tamaño de inversor adecuado y calcular la rentabilidad (periodo de amortización). Esto le proporciona cifras concretas sobre el sistema completo necesario y el ahorro potencial que puede obtener con la energía solar. Pruebe la calculadora solar y obtenga un resultado detallado, adaptado a su hogar y ubicación.
En conclusión, un sistema fotovoltaico es una inversión a largo plazo. Asegúrese de estar bien informado sobre temas como costos y subsidios, por ejemplo, en nuestras guías aquí en este sitio. Con los conocimientos adecuados y los componentes adecuados en un conjunto completo, usted también podrá pronto producir su propia electricidad verde en su tejado.