¿Como funciona?

Un sistema solar fotovoltaico (PV) en el techo consta de múltiples componentes. Para empezar, los paneles solares están formados por múltiples celdas solares conectadas entre sí. Los paneles producen corriente directa (DC) cuando son expuestos a la luz solar. La cantidad total de electricidad producida por un panel solar depende de la cantidad de celdas solares en el panel y de cuán eficientes sean estas para convertir la luz solar en electricidad. La combinación de múltiples celdas solares en un panel solar aumenta la cantidad de energía producida. Una celda solar está hecha de un metal semiconductor, generalmente silicio, el cual está cubierto con un recubrimiento anti reflejante para que la celda absorba la mayor cantidad de luz solar posible. Los fotones, o sea las partículas de luz, cargan el material semiconductor, lo que hace que el metal pierda el exceso de electrones. El movimiento de electrones en este proceso se conoce como efecto fotovoltaico y es lo que induce el flujo de corriente.

Una vez que se induce la corriente, el flujo de energía se envía a través de cables conductores a un inversor, el cual convierte la corriente de directa (DC) a corriente alterna (CA) la cual puede ser usada en los hogares. En la EcoCasa, tres micro inversores están conectados a los paneles solares y sirven como medidores solares que monitorean la producción de energía solar y envían datos a la empresa fabricante del inversor. La compañía tiene un sitio de Monitoreo de datos donde los usuarios pueden monitorear en línea cuánta energía están produciendo sus paneles. Los micro inversores están conectados a un interruptor eléctrico que le permite a los técnicos trabajar de forma segura apagando el sistema fotovoltaico durante las actividades de mantenimiento. El sistema está conectado a un pequeño panel eléctrico dentro de  la casa. Este conecta la electricidad producida por los paneles solares al sistema eléctrico de la casa para ser utilizado para la iluminación y por los aparatos electrodomésticos.

Un sistema solar fotovoltaico puede funcionar de forma independiente o estar conectado a una red eléctrica. Típicamente, los sistemas conectados a la red eléctrica están conectados a un medidor de red o medidor bidireccional para monitorear el exceso de electricidad que se envía de regreso a la red eléctrica. En la EcoCasa, el exceso de electricidad producido por los paneles solares se distribuye localmente para alimentar otros edificios en el campus del CECATI 118. Este almacenamiento y retorno del exceso de electricidad a menudo se denomina usando el término "medición neta" y consiste en monitorear el exceso de energía producida. En los Estados Unidos, la política de medición neta varía según la empresa de servicios públicos; en algunos casos, los hogares pueden recibir descuentos por menudeo en sus recibos del servicio eléctrico de acuerdo al exceso de energía producida, mientras que en otros casos se les cobran tarifas como mayoristas. En México, la Comisión Federal de Energía generalmente permite descontar el excedente de energía usando la tarifa minorista, aunque las circunstancias son algo diferentes dado que la CFE es una empresa nacionalizada.

¿Cuánta energía produce?

La cantidad de energía producida por el sistema solar fotovoltaico en la EcoCasa varía según la temporada, pero el sistema produce electricidad usando la energía del sol durante todos los meses del año. Los totales mensuales de energía producida (a partir de marzo de 2019, el primer mes completo de recopilación de datos) demuestran que la producción mensual total es relativamente consistente, aunque hay un pequeño descenso al inicio de la temporada de lluvias debido a la nubosidad asociada con esos días.

¿Qué factores afectan, cuándo y cuánta energía se produce?

Los paneles solares fotovoltaicos necesitan luz solar para producir energía, y la cantidad de energía producida aumenta a partir de la mañana, alcanza su punto máximo alrededor del mediodía o temprano en la tarde, y disminuye a medida que el sol se mueve por el cielo antes de finalmente ocultarse. Los días más largos en verano aportan más horas durante las cuales se puede producir energía, pero también los días soleados de invierno favorecen una producción sustancial. Los eventos climáticos, y las nubes en particular, pueden alterar la cantidad de energía solar producida. El clima invernal lluvioso (o incluso nevado) o las tormentas durante la temporada de lluvias y en las tardes de verano reducirán la cantidad de energía solar producida. En general, la energía solar diaria producida varía considerablemente según el clima, incluyendo nubosidad y eventos de lluvia, pero los totales generales son relativamente consistentes en el suroeste de los Estados Unidos y el noroeste de México.

¿Cuánto cuesta un sistema solar fotovoltaico?

Los costos varían según el tamaño del sistema y el tamaño a su vez está relacionado, primero, con la cantidad total de electricidad necesaria para satisfacer la demanda de los hogares y, segundo, con hecho de saber si el sistema será diseñado para proporcionar el 100% de la electricidad del hogar o simplemente para complementar la electricidad suministrada por la red. El costo de la tecnología solar fotovoltaica ha disminuido en los últimos años, a medida que la tecnología madura y se hace más ampliamente disponible y los sistemas se vuelven más eficientes, lo que requiere sistemas más pequeños para satisfacer la demanda de los hogares. Algunos factores internacionales como los aranceles pueden alterar estas tendencias de disminución gradual de costos. Los costos de la batería para el almacenamiento también están disminuyendo, pero las baterías siguen siendo relativamente caras para el uso doméstico. A medida que las baterías y el almacenamiento se vuelvan más rentables, la viabilidad de la energía solar a escala doméstica aumentará porque estos componentes de permitirán a los hogares almacenar el exceso de energía producida durante las horas, para usarla más tarde, cuando la producción de energía solar es menos eficiente, o durante la noche cuando La energía solar no está disponible.

Incluso con disminuciones del costo en general, los sistemas solares fotovoltaicos requieren una inversión sustancial para la mayoría de los hogares. En los EE. UU., se estima que los sistemas domésticos típicos cuestan entre $ 6,000 y $ 20,000 (sin tener en cuenta los créditos fiscales). Los costos de materiales son similares en México, pero los costos de mano de obra e instalación son generalmente menores, lo que resulta en costos generales algo más bajos, sin mencionar el efecto positivo que los subsidios gubernamentales pueden causar para algunos hogares.

¿Cuánto dinero ahorra?

A pesar de sus costos iniciales, los sistemas solares fotovoltaicos pueden ahorrar dinero. La cantidad de ahorro depende del precio que el hogar paga por la electricidad, el tamaño del sistema y la cantidad de energía generada por el sistema. En los Estados Unidos, los programas de reembolso de impuestos estatales y federales ayudan a compensar el costo total de un sistema solar doméstico. Muchos instaladores solares de EE. UU. Indican que el período de equilibrio es de entre 8 y 20 años, dependiendo de los factores indicados anteriormente, incluidos los reembolsos estatales y federales que compensan el costo general del sistema. En Sonora, México, el período de equilibrio para las instalaciones locales se estima entre 2-5 años para uso residencial y 5-10 años para uso industrial, nuevamente dependiendo del tamaño del sistema, el nivel de uso de energía en el hogar y si el cliente puede calificar para subsidios o ayudas como la que se ofrece por algunas organizaciones como el FIDEicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica.

Los sistemas solares fotovoltaicos pueden ser particularmente útiles para compensar los costos de energía de los hogares al limitar el consumo general de electricidad de la red (suministrada por la empresa de servicios públicos). El costo de los sistemas, y especialmente de los sistemas que incluyen almacenamiento en baterías, puede limitar el reemplazo completo de la energía del hogar. Sin embargo, cuando se conectan a las empresas de servicios públicos que utilizan la medición neta para rastrear la producción de energía excedente, algunos hogares pueden ser capaces de "alcanzar el equilibrio" en sus recibos mensuales y otros pueden reducir el pago en sus recibos mediante el uso de energía solar complementaria en su hogar. Esto también resalta una realidad práctica: Los sistemas que están fuera de la red, o sea, aquellos sistemas que se encuentran instalados en áreas sin redes de servicios públicos, pueden aún proporcionar electricidad intermitente, incluso para aquellos hogares que no tienen la capacidad financiera para invertir en costosos sistemas de almacenamiento.

Beneficios

• Son una alternativa a la energía producida por combustibles fósiles.
• El exceso de electricidad puede almacenarse en un sistema de batería o usarse para compensar el costo del recibo de energía eléctrica proporcionada por la Compañía de servicios públicos (medición neta)
• Son una fuente de electricidad para aquellas comunidades que no tienen infraestructura eléctrica.

Limitaciones

• Solo se puede producir energía en días soleados
• El almacenamiento en baterías es costoso y no siempre eficiente.
• La energía producida por el sistema puede no cubrir las necesidades completas del hogar.
• El costo inicial es sustancial
• El retorno de la inversión (ROI) depende de las políticas locales, el tamaño del sistema, el costo de instalación y el financiamiento

Actividades educacionales

• Realizar un seguimiento del consumo de energía en el hogar durante un período de una semana
• ¿Cuánto sol obtienes? (Proyecto Sunroof de Google, solo funciona en EE. UU.)

Para más información

• Volviéndose solar en seis pasos
• Solar en México