Guía práctica de energía solar domiciliaria: implementación fotovoltaica en pequeñas y medianas construcciones
Este proyecto ha sido financiada por el Gobierno Regional de Valparaíso con fondos concursables FIC 2015.
FIC VALPOSOLAR
FONDO DE INNOVACIÓN PARA LA COMPETITIVIDAD
La guía ValpoSolar pretende entregar información práctica sobre energía solar fotovoltaica, para incentivar la autogeneración de electricidad y contribuir a la autonomía energética en la ciudad. En esta guía encontrarás conceptos básicos para evaluar el beneficio de la autogeneración fotovoltaica, acceder a la tecnología, contactar instaladores certificados, conocer sus costos y opciones de financiamiento para implementar energía solar en tu domicilio. Podrás encontrar nuestras estaciones de medición y sus datos de radiación solar en Valparaíso en www.valposolar.usm.cl
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La energía solar es una energía limpia e ilimitada que puede convertirse en electricidad para tu vivienda, negocio o escuela. La nueva Ley 20.571 de Netbilling obliga a tu compañía eléctrica a comprar la energía solar fotovoltaica que generes
Indice Introducción / Energía del Futuro Introducción / Alta tensión v/s Energía distribuida Introducción / ¿Sabes el potencial de energía solar en Chile? Tecnologías / Sistemas solares según tu contexto El viaje del fotón/Desde el sol a tu techo El Viaje del fotón/ Desde tu techo a tus aparatos eléctricos Conceptos Claves/ ¿Cómo funciona tu sistema de día y de noche? Conceptos Claves/ Tu boleta ¿Puedo generar energía solar? / Entiende como se mueve el sol ¿Puedo generar energía solar? / ¿Cómo afecta la geografía a la eficiencia de tu sistema fotovoltaico? ¿Puedo generar energía solar? / Evalúa tu techo ¿Puedo generar energía solar? / OGUC y ordenanza Municipal… Derecho al Sol Implementación / Cómo calcular el ángulo de tu sistema fotovoltaico para tu construcción Implementación / Estima tu Consumo Implementación / Inversión y tamaño de tu sistema fotovoltaico Implementación / Vende tu energía fotovoltaica Implementación / Financiamiento para tu proyecto Implementación / Instala con un técnico certificado Implementación / Que dice la ley Antes de implementar desarrolla buenas prácticas Aparatos eléctricos y consumo Glosario técnico Sitios de interés
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Introducción / Energía del Futuro
Curva de desarrollo y su correlación con la curva de consumo energético. Existe un cuestionamiento respecto a nuestro modelo de desarrollo y el uso eficiente de nuestros recursos energéticos a nivel domiciliario e industrial. Con la creciente demanda de energía y el problema del calentamiento global por utilizar combustibles fósiles para la generación eléctrica, las energías renovables han tomado fuerza y pasado a ser el centro de atención durante los últimos años. El uso de energías renovables y eficiencia energética en la vida cotidiana, junto con la implementación de pequeños proyectos de generación eléctrica a partir del sol, a nivel domiciliario e industrial, permitiría disminuir la demanda de grandes plantas eléctricas en el país, los que muchas veces tienen enormes impactos en el medio ambiente y en las ciudades donde se emplazan. Debido a que la generación eléctrica en Chile depende en su gran mayoría de la importación de combustibles fósiles, nuestra matriz eléctrica es altamente carbonizada, donde un 57% de la electricidad genera emisiones de carbono que contribuyen al calentamiento global, lo que la convierte en una matriz ineficiente si consideramos el uso de otros recursos que nuestro territorio posee, como por ejemplo, la energía solar. Incluso, en muchas regiones del país la implementación de proyectos de energía solar a gran escala cuesta menos de la mitad que las centrales a base de combustibles fósiles. Existen algunas acciones que se están desarrollando en el país para promover el uso de energía solar. Un ejemplo de esto es la aprobación de la ley 20.571, para generación y venta de energía renovable a nivel residencial. A nivel domiciliario e industrial es posible contribuir, incluso con pequeños cambios: como las campañas de remplazo a sistemas de iluminación de consumo eficiente o el desarrollo de políticas internas de producción en polos industriales para aumentar la eficiencia energética. La implementación de proyectos fotovoltaicos para generar energía eléctrica de autoconsumo a partir del sol, en gran medida contribuye a reducir nuestra la huella de carbono.
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DISTRIBUIDA: Si generas tu propia electricidad necesitarás menos energía de los grandes proyectos eléctricos ¡Y la energía que generes se descontará de tu cuenta de la luz a final de mes! 5
Introducción / Alta Tensión v/s Energía Distribuida
TRANSMISIÓN A 2016, el 16% de la energía en Chile es producida por grandes represas hidroeléctricas y el 57% por termoeléctricas que consumen combustibles fósiles
Introducción / ¿Sabes el potencial de energía solar en Chile?
En la zona central de nuestro país podemos suponer que en promedio sucede: Energía Solar
Energía Eléctrica 1 m2
4 Led 10w
En sólo una hora el sol transmite a la superficie de la tierra más energía que la utilizada por el planeta en un año. Chile es un país privilegiado a nivel mundial por su alto potencial de captación de energía solar ¡puede producir gran cantidad de energía eléctrica a partir del sol! A cada segundo Chile recibe el equivalente a 2300 millones de ampolletas LED encendidas de 10 [W]. 6
Panel Solar
Regulador de Carga
Inversor
Batería
Medidor Bidireccional
En la ciudad, si cuentas con un medidor bidireccional podrás vender la energía que generes a la empresa eléctrica de tu comuna. 7
Tecnologías / Sistemas solares según tu contexto
En zonas sin red eléctrica necesitas una batería y un regulador de carga para tener electricidad durante las noches. El inversor es necesario sólo si utilizas equipos electrónicos y electrodomésticos.
El viaje del fotón / Desde el sol a tu techo
Corriente Continua DC
La Luz
Inversor
Corriente Alterna AC
La Luz solar está formada por pequeña partículas llamadas fotones. Estas impactan el panel fotovoltaico y generan una corriente continua. El inversor transforma esta corriente continua en corriente alterna para que puedas utilizarla en tu domicilio. 8
El Viaje del fotón / Desde tu techo a tus aparatos eléctricos
De esta forma puedes utilizar la energía solar para tus actividades diarias, en tu vivienda o construcción. Los aparatos electrónicos, eléctricos y ampolletas consumen diferentes cantidades de energía. Más adelante, en esta misma guía, podrás saber cuál es la capacidad de consumo típico de tus aparatos. 9
Conceptos Claves / ¿Cómo funciona tu sistema de día y de noche?
Durante el día, el excedente de energía fotovoltaica que no consumiste para las actividades en tu hogar, se inyecta a la red eléctrica.
Durante la noche o en días nublados, cuando no es posible generar suficiente energía eléctrica a partir del sol para tu consumo, la obtendrás directamente desde la red. 10
$ -10.000.000
Energía inyectada con tu sistema fotovoltaico
Monto pagado por la compañía eléctrica por tu energía solar Fotovoltaica
68 kWh (Inyección)
El medidor bidireccional registra la energía eléctrica que entregas y la que extraes de la red. La compañía eléctrica comprará la energía que le entregas gracias a la Ley 20.571 de Net Billing. Cada mes verás el detalle en tu boleta de luz kWh de energía inyectada con tu sistema fotovoltaico $ valor pagado por la compañía eléctrica por tu energía solar fotovoltaica. 11
Conceptos Claves / Tu boleta
Monto por energía inyectada
¿Puedo generar energía solar? / Entiende como se mueve el sol
21 de Diciembre 12:00hrs e º iqu 20 Iqu itud t tt La Mon rto e º u 2 P ud 4 Latit
horizontal
La altura media de la trayectoria solar varía según la latitud de tu comuna, siendo más baja en latitudes mayores (más cercana a Punta Arenas) y más alta cuando nos acercamos a la latitud 0°, (más cercana a Arica)
Puerto Montt 12:00hrs
e br
em
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de
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nio
e ju 21 d
horizontal
También existen diferencias en la trayectoria solar en verano e invierno para una misma ciudad. En verano el sol está “más arriba” y por lo tanto hay más horas de luz. En invierno la trayectoria del sol es más baja y hay menos horas de sol para generar energía eléctrica con paneles fotovoltaicos. 12
En zona rural sureña, abundan montañas o accidentes geográficos acompañados de nubosidad constante en los cielos. Cuando existen cerros cerca de una construcción, la instalación de los paneles fotovoltaicos debe ser cuidadosa para evitar las sombras y/o menores niveles de radiación. 13
¿Puedo generar energía solar? / ¿Cómo afecta la geografía a la eficiencia de tu sistema fotovoltaico?
En San Pedro de Atacama la geografía está compuesta por extensas explanadas con escasa o nula materia vegetal. La ausencia de nubes permite captar altos índices de radiación solar, además no hay grandes montañas cerca que hagan sombra a tu sistema fotovoltaico.
¿Puedo generar energía solar? / Evalúa tu techo
Debes ubicar el Norte ¿El lado más largo de la edificación está orientado e inclinado hacia el norte? ¿Existen otras construcciones que le generan sombra a tu techo? Generalmente son las ubicadas al oriente, norte o poniente y de altura superior a tu edificación. En horarios de mañana o final de la tarde, cuando el sol está más bajo, estas pueden llegar a generar sombras sobre tu techumbre. 14
¿Puedo generar energía solar? / Evalúa tu techo
¿Hay árboles u otros elementos importantes cerca de tu construcción que generen sombras en tu techumbre? ¿Cuantos metros cuadrados tiene tu techumbre? Puedes estimar este dato midiendo con una huincha los recintos que están bajo ella. Mide el largo y ancho, multiplícalos entre sí y el resultado es el estimado de m2 disponible para instalación de sistemas fotovoltaicos. 15
¿Puedo generar energía solar? / OGUC y ordenanza Municipal… Derecho al Sol
El acceso a luz solar, depende de la planificación de la ciudad y criterios de diseño aplicado a las edificaciones. Los instrumentos utilizados para guiar estos son los Planes Reguladores Comunales y la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción (OGUC). Rasantes, distanciamientos, antejardines y alturas máximas entre otros, resguardan condiciones de acceso al patrimonio solar disponible. Patrimonio solar: es la disponibilidad de luz solar directa en un edificio y que no sea obstruida por edificios, vegetación u otra instalación vecina”.
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alt ar ol
as ur
Acimut es al ángulo formado entre la dirección del sol y el Norte geográfico. Un acimut 0° corresponderá a la orientación Norte y 90°al Este, siguiendo el sentido del reloj.
acimut
α
39° 41° 45° 53°
XII Magallanes
X
XI Aysén
Los Lagos
38°
IX Araucanía
36°
XIV Los Ríos
35°
VII Maule
34°
VIII Biobío
33°
VI O'Higgins
Valparaíso
33°
V
29°
RM Metropolitana de Santiago
II
horizonte 27°
IV Coquimbo
23°
Antofagasta
Tarapaá I
XV Arica y Parinacota
20°
III Atacama
18°
18°
20°
23°
27°
29°
33°
33°
34°
35°
36°
38°
39°
41°
45°
53°
XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
El ángulo de inclinación de tu panel fotovoltaico debe ser equivalente al grado (°) de latitud sur en que se encuentra tu comuna y orientarlo al Norte para maximizar la producción de electricidad. Existen soportes para paneles fotovoltaicos, livianos y adecuados para dar el ángulo de inclinación que necesitas. ¿No sería bueno que el arquitecto diseñara la orientación y pendiente de techumbres, asociada a la latitud para facilitar la instalación de los sistemas solares?
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Implementación / Cómo calcular el ángulo de tu sistema fotovoltaico para tu construcción
El ángulo generado es el que nos permite recibir la mayor cantidad de energía solar sobre ellos. Existen soportes para paneles fotovoltaicos, livianos y adecuados para dar el ángulo de inclinación que necesitas.
Implementación / Estima tu Consumo
A
B C D E F G
+ EFICIENTES
- EFICIENTES
Si puedes, cambia tus aparatos eléctricos a unos eficientes!!! Aire Acondicionado
Refrigerador
2.2 kw Ampolleta Eficiente
1.0 kw Ampolleta Led
0.029 kw Calefactor Eléctrico
0.010 kw Lavadora
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
1.3 kw
0.33 kw
Debes sumar la cantidad de Watts de todos tus aparatos eléctricos para conocer la potencia instalada en tu domicilio. También puedes estimar cuanto es tu consumo mensual sumando el consumo de todos los aparatos utilizados en tu domicilio. Mira el siguiente ejemplo: Aire Acondicionado Potencia
2.2 kw
Horas de Uso al día
x
8 hrs/día
18
Días de Uso al Mes
x 30 días/mes =
Consumo Mensual
528 kwh/mes
1,2
Energía (kWh) al año con 1[m2] de techumbre
1,9
3
29
93
4
2,
11 er os r Sa aí n so C Pic tia on h go i st le Pu itu m er ci u to ó Sa To n av mé ed N ra ie b C la he pu pa
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G
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na
qu
C
al
de ra
es
ill on
gu a M ej
Pi
sa
A ric
a
14 9
1,9
14 9 15 7 1,4 14 14 1,4 6 13 3 1,4 69 12 1,5 62 1,6 11 54 1,7
1,5 3
1,5
1,4 14 60
15
41
17 67
14 2
5
1,4 16 07
15
85
1,3
kw vivienda 4 pesonas,consumo mensual 180 kwh
Información para tu comuna en sitio web Explorador Solar del Ministerio de energía Chile. La potencia máxima de tu sistema fotovoltaico nunca deberá superar la potencia instalada de tus equipos electrónicos, electrodomésticos y luminarias. Costo aproximado por sistema fotovoltaico: Instalación hasta 3kW: Instalación hasta 10kW:
$1.200.000 por cada kW $1.000.000 por cada kW 19
Implementación / Inversión y tamaño de tu sistema fotovoltaico
Al avanzar hacia el Sur se requiere más paneles fotovoltaicos ya que existe menos energía solar. Para una vivienda de 4 personas con un consumo aproximado de 180kWh al mes:
Implementación / Vende tu energía fotovoltaica
BT1
BT2 La energía que le vendas a tu empresa eléctrica tiene menor precio que la que ella te vende: Si tú boleta es BT1 (vivienda): El valor del kWh de tu energía fotovoltaica es 0,5 veces del que compras. Si tú boleta es BT2/3/4 (negocios): El valor del kWh de tu energía fotovoltaica es 0,8 veces del que compras. Autoconsumo: produce tu propia energía. La mejor manera de ahorrar dinero es evitar comprarle energía a tu empresa eléctrica. Encuentra el valor de compra y venta de energía en la página web de tu empresa eléctrica. 20
Subsidio público: Programa de Protección al Patrimonio Familiar del MINVU para viviendas hasta 650 UF o para iluminación de espacios comunitarios en condominio social. Más información en www.minvu.cl –> Subsidios –>Mejorar viviendas. Modelo de inversión privada: Individual: puedes comprar tu sistema fotovoltaico directamente a empresas calificadas. Energía comunitaria: la compra de tu sistema fotovoltaico es de participación colectiva. Esto produce beneficios económicos que se reparten entre los participantes. Más información en: www.caminosolar.cl ESCO: La empresa instaladora provee la inversión de tu sistema fotovoltaico y luego te vende la energía producida a precio acordado con esta. El precio de la energía deberá ser menor al ofrecido por tu compañía eléctrica. 21
Implementación / Financiamiento para tu proyecto
Existen algunos mecanismos de financiamiento que pueden apoyar tu inversión:
Formulario 1 Formulario 3
Paso 1 20 días hábiles Paso 2
Solicitud Información F1
Respuesta Información
F2
F4
Solicitud Conexión F3
Respuesta Conexión
+CDVP
Técnico
a) Ejecución Proyecto b) Declaración Puesta en Servicio a SEC LLama a tu instalador eléctrico autorizado por SEC
Manifestación Conformidad
20 días hábiles Paso 4
TE4
Apoyado por tu Técnico
Paso 3
máximo 6 meses
Empresa Distribuidora
Formulario 4
10 días hábiles
Cliente
Formulario 2
Implementación / Instala con un técnico certificado
Esto deberá hacer tu técnico.
c) Notificación de conexión Protocolo de conexión a EG
FIN conexión equipamiento CDVP SEC EG
F6
F5 d) Firma de Contrato
Certificado Dominio Vigente de Propiedad Superintendencia de Electricidad y Combustible Equipamiento de Generación
Puedes encontrar a los técnicos autorizados y proveedores en www.sec.cl y en www.valposolar.usm.cl ->Evalúa tu proyecto 22
Implementación / Que dice la ley
La Ley 20.571 Net Billing para la generación distribuida: obliga a las compañías eléctricas a comprar la energía solar generada en tu edificación. Requisitos: La potencia instalada de tu sistema fotovoltaicos debe ser menor a 100 kW. La potencia instalada total de luminarias, aparatos electrodomésticos o debe ser sumar menos de 5.000kW.
electrónicos y
Encuentra más información sobre La Ley 20.571 en: http://www.gob.cl/generacionciudadana/ 23
Antes de implementar desarrolla buenas prácticas
1. Utiliza luminarias y aparatos electrónicos de alta eficiencia energética. El mejor ahorro es usar menos energía.
2. Realiza tus actividades que consumen energía durante el día, mientras exista luz solar. De esta forma podrás generar tu energía a partir del sol y evitar comprarla a tu compañía eléctrica.
3. Revisa tu tipo de tarifa en tu boleta y asegúrate que corresponda a tu consumo de energía. La tarifa BT1 tendrá un precio de energía más elevado que BT2, BT3 o BT4.
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Cafetera
0.16 kw
0.75 kw
16x
Hervidor Eléctrico
Notebook
0.4 kw
1.5 kw
40x
1.0 kw
75x
100 x
Aspiradora
TV LCD 32”
0.12 kw
150 x
Lavavajilla
TV Led 32”
0.75 kw
75x
1.2 kw
12x
Equipo de Música
Plancha
0.1 kw
1.2 kw
10x
120 x 120 x
Tubo Fluorecente
Secadora de Ropa
0.036 kw
1.9 kw
3,6x
190 x
Horno Microondas
Secador de Pelo
0.8 kw
0.825 kw
80x
82,5 x
Hornillo Eléctrico
Máquina de Cocer
1.5 kw
0.1 kw
150 x
Bomba de Agua 1/2 hp
Tostadora
1.5 kw
10 x
0.44 kw
100 x
= Ampolleta LED 10 w 25
44x 1000 w = 1 kw
Aparatos eléctricos y consumo
Computador de Escritorio
Glosario Técnico
Panel fotovoltaico se utiliza para transformar la energía solar en energía eléctrica
La batería almacena energía eléctrica para que puedas utilizarla durante las noches
El regulador de carga mantiene las baterías cargadas cuando no tienes conexión a la red eléctrica
El inversor convierte la corriente continua (DC) del panel fotovoltaico a corriente alterna (AC) para usarla en electrodomésticos o inyectarla a la red eléctrica
El medidor bidireccional reemplaza tu medidor actual para registrar la energía que entregas a la red.
La autogeneración te independiza de la compañía eléctrica al generar la electricidad necesitas tu misma. 26
Evaluación solar en edificios:
http://www.sec.cl/
http://www.energia.gob.cl/sites/default/files/ guia_evaluacion_sistema_fv.pdf
Explorador solar: Dimensiona tu instalación: http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Solar3/ https://www.renewables.ninja/ Generación ciudadana:
http://www.gob.cl/generacionciudadana/
Invierte en generación de energía
http://www.caminosolar.cl/
Conoce sobre el etiquetado energético. http://ww2.educarchile.cl/UserFiles/P0001/File/ Manual%20de%20etiquetado%20energetico.pdf ¿Eres porteño? evalúa tu sistema.
www.valposolar.usm.cl
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Sitios de interés
Superintendencia de Electricidad y Combustibles.
Todos tenemos derecho al sol!
El sol es vida El sol es salud El sol es bienestar El sol es de todos
Esta guía es el fruto de las investigaciones desarrolladas por el proyecto FIC VALPOSOLAR. Dirección de Contenidos Isa Walker y Francisco Ibarra Asesores Técnicos Samir Kouro UTFSM / AC3E Carlos Sandoval / Ecoenergías Ilustraciones Susana Riveros Diseño Gráfico Luis Pineda Editado por Editorial USM Se imprimieron 400 ejemplares ISBN: 978-956-356-038-1 Este proyecto ha sido financiada por el Gobierno Regional de Valparaíso con fondos concursables FIC 2015.