Rentabilidad de las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo: Peaje de respaldo y autoconsumo instantáneo

Hola a todos:

En esta entrada volveré a hablar sobre las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo. Explicaré el concepto del autoconsumo instantáneo (debido a la no regulación del balance neutro) y haré un análisis teórico del comportamiento energético y la amortización de una instalación fotovoltaica de autoconsumo a nivel doméstico. De esta forma, se podrá ver en que medida afecta a su tiempo de amortización la aplicación o no del peaje de respaldo que quiere implantar el gobierno para este tipo de instalaciones. Los resultados arrojados por este análisis serán lo bastante claros por si mismos y permitirán entender mucho mejor lo que supone esta medida para el sector de las renovables.

Como ya avancé en mi anterior artículo, la finalidad de una instalación solar fotovoltaica de autoconsumo se se fundamenta en la reducción del consumo de energía de la red, que en su gran mayoría procede de fuentes no renovables y contaminantes, viendolo desde un punto de vista ecológico. Pero lo que mas efectivo hace que sea el autoconsumo es que toda la energía que se autogenera con la instalación fotovoltaica, no se tiene que comprar a la compañía eléctrica. Teniendo en cuenta la evolución de los precios de la electricidad (actualmente tiene un precio de 12,49 c€/kW para los consumidores domésticos y que a partir del 1 de octubre se encarecerá un 3,5% de media), hace que todas las medidas que se encaminen a reducir el consumo, sean interesantes y ayuden a que la factura eléctrica se reduzca.

No obstante, dadas las medidas que pretende tomar el gobierno en relación al autoconsumo fotovoltáico , afectan directamente en los potenciales ahorros que pueden producir estas instalaciones. El modelo que se planteaba antes de la aparición de este borrador de RD, era el autoconsumo fotovoltaico con balance neto, en el cual toda la producción que no se autoconsumiera en la instalación se inyectara en la red, generando un derecho de consumo diferido de dicha energía cuando se necesitase.

Una vez analizadas las principales medidas propuestas en dicho borrador de RD, las consecuencias que se plantean para este tipo de instalaciones son las siguientes:

• Al no contemplarse la posibilidad del balance neutro, o el consumo diferido de la producción no autoconsumida, se obliga a que las instalaciones solares que se pretendan instalar se diseñen para una modalidad de autoconsumo instantáneo.
• Al introducirse el peaje de respaldo sobre la totalidad de la energía generada por la instalación fotovoltaica (y no sobre la energía que se inyecte en la red), y al ser este peaje de respaldo un 27% mas caro que el peaje de acceso a la red eléctrica, la rentabilidad se reduce drásticamente. Hay que tener en cuenta que actualmente el precio de la energía en TUR (Agosto 2013) es de 0,124985 €/kWh, lo cual, comparado con el peaje de respaldo, que se plantea de 0,067568 €/kWh, supone que el ahorro económico producido por estas instalaciones, se reduce a la mitad (0,067 sobre 0,12 €/kWh).

AUTOCONSUMO INSTANTÁNEO

Como he indicado antes, la no contemplación del balance neutro en la propuesta del RD implica que para evitar tener que regalar a la red una energía por la que no nos va a pagar (punto 4 del artículo 9 del borrador de RD) y que luego no nos va a dejar consumir cuando no se necesite, haya que implantar sistemas de autoconsumo instantáneo. Pero ¿que es el autoconsumo instantáneo?

Una instalación fotovoltaica de autoconsumo instantáneo es una instalación cuya potencia de generación en ningún caso supere la potencia consumida por la instalación a la que va a abastecer. Es decir, que toda la energía que se produce con la fotovoltaica, se autoconsuma instantáneamente, para evitar inyectar energía en la red y “regalarla”. Esto supone hacer la instalación mucho mas a medida, ya que hay que tener en cuenta dos aspectos:

• El perfil horario de consumo de la instalación eléctrica a la que se conectaría la fotovoltaica, para obtener cual es la mínima potencia consumida por la instalación en horario diurno a lo largo del año(en el que se puede estar produciendo energía solar).
• El perfil horario de generación de la instalación fotovoltaica, de tal forma que la potencia entregada por el inversor nunca supere la potencia consumida por la instalación, y por lo tanto nunca se llegue a inyectar energía en la red.

El determinar el perfil horario de consumo de una instalación puede suponer algunas dificultades. En primer lugar hay que instalar sistemas de medición (como los que he explicado en mi anterior artículo), y monitorizar el consumo durante un periodo de tiempo representativo (lo ideal es durante todo un año, ya que el perfil de consumo no es el mismo en verano que en invierno). En instalaciones industriales o comerciales (que ya de por si tienen unos consumos mas elevados), es mas fácil determinar este perfil de consumo, ya que se conocen los principales receptores y horarios de funcionamiento, ocupaciones y demás. En el caso de viviendas es mas complicado, ya que es mas difícil predecir el consumo, al ser el uso es mucho mas dispar. No obstante lo mejor siempre es tener históricos de consumo con precisión suficiente para conocer la evolución del consumo a lo largo de un día en las distintas estaciones del año.

De forma gráfica, el comportamiento energético de una instalación solar de autoconsumo instantáneo sería la siguiente.

Esquema explicativo del comportamiento energético de una instalación fotovoltaica de autoconsumo instantáneo. (Fuente: Elaboración propia)

A estas alturas, ya se puede uno imaginar que en definitiva, el autoconsumo instantáneo se traduce en una característica fundamental: las instalaciones han de ser mas pequeñas. De todas formas, aunque la legislación regulase el balance neutro, la potencia de las instalaciones tampoco sería mucho mas grande en la mayoría de los casos, ya que aunque se pueda inyectar energía en la red para luego consumirla gratis, es bastante complicado que se pueda generar toda la energía que consume un domicilio con una instalación fotovoltaica en su tejado (vivienda con consumo nulo de electricidad). El número de paneles necesarios y la superficie necesaria para instalarlos sería demasiado grande, siendo inviable por ser instalaciones demasiado caras, y porque pocas casas tienen tanta superficie disponible.

Para entender esto es necesario tener en cuenta una cosa: aunque no es descabellado conseguir una potencia instalada en paneles igual que la potencia contratada por la vivienda, la energía consumida en horas nocturnas, y los consumos en días nublados o con poca radiación solar, hacen que la potencia instalada en paneles se tenga que sobredimensionar mucho para compensarlo.

La filosofía es hacer instalaciones de una magnitud tal que, permitan una reducción del consumo de la vivienda, teniendo unos periodos de retorno de la inversión razonables. Y que una vez amortizada la instalación, siga generando ahorros energéticos por un periodo de tiempo suficiente. Ya que imaginémonos una cosa: Si la instalación se amortiza a los 10 años, y el onceavo año se estropea el inversor o el panel, es necesario renovar la instalación. De esa forma no se habrían producido apenas ahorros reales, ya que los que ha generado la instalación únicamente han servido para amortizar la inversión. 

SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACIÓN SOLAR DE AUTOCONSUMO INSTANTÁNEO

En este apartado, tal y como he anticipado en la introducción a este artículo, voy a hacer un cálculo teórico del funcionamiento de una instalación solar fotovoltaica de autoconsumo instantáneo.

Empezaré definiendo los criterios de cálculo, suponiendo una instalación de 250 W de potencia nominal ubicada en la ciudad de Valencia. Dicha potencia, como ahora demostraré, cumple los requisitos necesarios para que se considere instalación de autoconsumo instantáneo.

Partiré de los datos de monitorización del consumo eléctrico de mi casa para el mes de julio. Estos datos los he obtenido del monitor energético que instalé en el cuadro eléctrico de mi casa (y que ya expliqué en mi anterior artículo). Únicamente me basaré en los datos del mes de julio, ya que por el momento solo tengo datos de consumo de los meses de julio, agosto y medio septiembre, y debido a que los consumos de los meses de agosto y septiembre han sido superiores (principalmente debido al mayor uso de la climatización), los perfiles de carga obtenidos en el mes de julio serán mas bajos, cumpliendo el propósito para este caso. Para hacer la comprobación correcta, habría que tener mediciones de todos los meses del año, pero para este ejemplo, considero que con los datos del mes de julio serán suficientes.

La información que permite obtener el monitor energético a través de su aplicación web es un histórico de medidas de las potencias instantáneas en cabecera de la instalación eléctrica cada minuto. Tal y como se puede apreciar en la siguiente tabla.

Extracto de los datos de potencias instantáneas de una instalación doméstica a lo largo del día. (Fuente: Elaboración propia)

En la imagen se muestran los datos de potencias medidas cada minuto durante los días del mes, a lo largo de las 24 horas del día. Mencionar que hay algunos márgenes de tiempo en los que no se tienen datos, al haberse perdido la conexión entre el monitor energético y internet, no pudiéndose sincronizar dichos datos, pero son situaciones puntuales que considero que no afectan significativamente al cálculo. Se puede apreciar que en la última columna he hecho un cálculo de la potencia promedio para todo el mes a lo largo de cada minuto del día. De esa forma se puede obtener el perfil de consumo de un día promedio, representativo del perfil de consumo del mes de julio, dicho perfil se muestra en la siguiente gráfica.

Curva de carga de un día promedio del mes de julio para una instalación doméstica. (Fuente: Elaboración propia)

Como se puede apreciar en la gráfica, entre las 6 de la mañana y las 8 de la tarde, que es la franja horaria entre la que hay luz solar a lo largo del año, el punto de mínima potencia consumida es a las 7:08, con una potencia media de 270 W. Este es el punto que en este caso determina la potencia máxima de la instalación. A lo largo del mes de julio, la instalación de autoconsumo instantáneo no puede generar mas de 270 W para que no se inyecte nada en la red.

Por otro lado, hay que tener en cuenta el perfil de generación de la instalación fotovoltaica. Supondremos la siguiente instalación, formada por un kit de autoconsumo de 250 Wp, con las siguientes características:

• Kit Solar Autoconsumo ELECSOL SIRIO básico 250 Wp. Las características básicas de este kit se pueden consultar en este enlace. Está compuesto por los siguientes elementos:
  • Panel solar de silicio policristalino de 250 Wp XH250P(72).
  • Microinversor de 250 Wn, 230V E-SOLAR 250.
  • 5 Metros de cable solar con clavija de salida, para conectar directamente a cualquier toma de corriente.
• El precio comercial de este kit es de 475€, tal y como se puede apreciar en este enlace de la tienda online de eficiencia energética Efimarket. Utilizaré este kit en concreto con este precio en concreto, principalmente debido a que la información técnica y el precio son datos de mercado y de fácil acceso. Por supuesto este cálculo se podría hacer con cualquier otro producto y precio, siendo el proceso exactamente el mismo.

Partiendo de esas especificaciones técnicas, he procedido a parametrizar la instalación en un software de cálculo de instalaciones solares que tiene una gran fiabilidad y es muy utilizado en el sector. Dicho software es el PVSYST , el cual se puede descargar a través este enlace en modo evaluación.

Introduciendo las características técnicas de módulo e inversor, y configurando la instalación en Valencia, con un único inversor y panel orientado totalmente al sur y a una inclinación de 30º respecto a la horizontal (tal y como se define en el Anexo II del Pliego deCondiciones Técnicas de instalaciones solares fotovoltaicas del IDAE). El software hace una simulación del comportamiento de la instalación a lo largo de todo el año, dando entre otra mucha información la siguiente:

Curva de generación de la instalación solar fotovoltaica para el 22 de julio. (Fuente: PVSYST)

En dicha gráfica se representa la curva de potencia de salida del inversor solar a lo largo del día 22 de julio, que se ha comprobado que es el día de dicho mes en que la producción es mayor. Como se puede comprobar, la potencia máxima disponible en bornes del inversor es de entorno a los 200 W, potencia que es inferior a los 270W de consumo mínimo medio mensual de la vivienda en horario solar. Por lo tanto se puede afirmar que la instalación será de autoconsumo instantáneo, no inyectándose en ningún caso energía a la red. Habría que hacer esta comprobación a lo largo de los 12 meses del año para asegurarse.

Otra información que se puede obtener del software de cálculo es el siguiente informe:

Extracto informe de resultados PVSYST (Fuente: PVSYST)

Extracto informe de resultados PVSYST (Fuente: PVSYST)

Extracto informe de resultados PVSYST (Fuente: PVSYST)

Extracto informe de resultados PVSYST (Fuente: PVSYST)

En dicho informe se muestra una gran cantidad de información, que en resumen es la siguiente:

• Parámetros de la simulación: Ubicación, orientación, inclinación, datos técnicos de paneles e inversores, configuracion de los mismos, etc.
• Resultados principales: Energía anual producida por la instalación (kWh/año), producción específica (kWh producidos por cada kWp de paneles a lo largo del año), factor de rendimiento (PR), producciones normalizadas (gráfico de columnas mensuales en las que se muestra la energía perdida en el captador, en el inversor y la útil producida), evolución del rendimiento o PR a lo largo del año, balances y resultados principales mensuales y anuales...
• Diagrama de pérdidas anuales: Este diagrama de Sankey muestra la energía en forma de radiación total horizontal que le llega al sistema por un lado, y la energía inyectada a la red por el inversor por el otro lado. En el camino intermedio, muestra que porcentajes de energía se van perdiendo en cada concepto. Es una forma muy ilustrativa de ver donde y en que cantidad se pierde la energía en el sistema.

De toda la información proporcionada por el informe, la mas interesante es:

• Producción total anual: 358 kWh/año.
  • Esta es la producción que se utilizará para calcular la rentabilidad de la instalación.
  • Esta es la energía que se autoconsumirá, dejándose de consumir de la red eléctrica.
  • Este es el concepto sobre el que habrá que aplicar el peaje de respaldo.
• Factor de Rendimiento: 76%.
  • Esto indica que aunque la potencia pico de los paneles sea de 250Wp y la potencia nominal del inversor sea de 250W, la potencia real máxima que inyectará la instalación, sera un promedio de un 24% inferior. Eso se ha podido comprobar en la curva de generación de la instalación solar fotovoltaica que he mostrado antes, en la que se aprecia que la potencia máxima generada es inferior a los 200W.   

CÁLCULO DE LLA RENTABILIDAD TEÓRICA DE UNA INSTALACIÓN SOLAR DE AUTOCONSUMO INSTANTÁNEO

En este apartado, y partiendo de los datos de producción y de la instalación obtenidos en el apartado anterior, procederé a calcular los ahorros económicos generados por la instalación, y el periodo de retorno simple de la inversión. El cálculo lo voy a hacer con dos supuestos diferentes:

• Sin aplicar el peaje de respaldo.
• Aplicando el peaje de respaldo.

De esta forma se podrá apreciar claramente el impacto en el sector fotovoltaico que supone la aplicación del peaje de respaldo propuesto por el gobierno. Para hacer dicho cálculo partiré de los siguientes datos:

• Datos de la instalación: Kit Solar Autoconsumo ELECSOL SIRIO básico 250 Wp. Formado por una panel de 250 Wp y un microinversor de 250W. El fabricante garantiza el funcionamiento del equipo en 25 años para los paneles y 15 años para los inversores.
• Precio de la instalación: 475€, según datos proporcionados por Efimarket.
  • Si bien es cierto que en función de las condiciones de instalación es posible que sea necesario incurrir en costes extras como por ejemplo: estructura de fijación, monitor energético para control de la energía generada, contador eléctrico para aplicación del peaje de respaldo, costes de instalación por parte de un electricista, costes administrativos para registro de la instalación, etc. No obstante en el presente cálculo únicamente se tendrá en cuenta el precio del kit solar para mayor claridad.
• Producción de la instalación: 358 kWh/año según PVSYST.
• Precio de la energía eléctrica: 0,124985 €/kWh.
  • Este es el precio del término de energía de la Tarifa de Último Recurso fijada en agosto del 2013, hay que tener en cuenta que a partir del 1 de octubre previsiblemente suba un 3,5%, y que en cada revisión de la TUR no haga mas que subir, por lo que para ser mas realistas el cálculo habría que hacerlo con un precio distinto cada año. No obstante, supondremos que este es el precio y que será constante, ya que se va a hacer un cálculo del PRS (Periodo de Retorno Simple) y no un cash flow.
• Precio del peaje de respaldo: 0,067568 €/kWh.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

• Cálculos sin tener en cuenta el peaje de respaldo:
  • Ahorro en la factura de la electricidad: 358 kWh/año x 0,124985 €/kWh = 44,74463 €/año.
  • Amortización de la instalación: 475 € : 44,74463 €/año = 10,615 años.
  • Producción de la instalación hasta agotar garantía del fabricante del inversor: 358 kWh/año x (15 – 10,615) años = 1.569,54 kWh.
  • Ahorro adicional hasta agotar garantía: 1.569,54 kWh x 0,124985 €/kWh = 196,843 €.
• Cálculos teniendo en cuenta el peaje de respaldo:
  • Coste del peaje de respaldo: 358 kWh/año x 0,067568 €/kWh = 24,189344 €/año.
  • Ahorro en la factura de la electricidad: 358 kWh/año x 0,124985 €/kWh = 44,74463 €/año – 24,189344 €/año = 20,555286 €/año.
  • Amortización de la instalación: 475 € : 20,555286 €/año = 23,108 años.

Como se puede apreciar en los cálculos, la amortización de la instalación, es de 10 años y medio (lo cual es una amortización razonable para el volumen de la inversión necesaria y teniendo en cuenta que la instalación no tiene ningún tipo de subvención ni prima), generándose unos ahorros extras de casi 200 euros hasta que caduca la garantía del inversor (pero que si se mantiene adecuadamente puede funcionar mucho mas tiempo, además de que el panel tiene garantía hasta los 25 años, pudiendo funcionar mucho mas tiempo también con un mantenimiento adecuado).

Pero si se obliga a pagar un peaje de respaldo sobre la producción de la instalación (se inyecte energía en la red o no), la amortización pasa a ser de 23 años, lo cual es totalmente desproporcionado, antes se caducaría la garantía del inversor que se amortizaría la inversión.

Por lo tanto, la conclusión que se puede obtener del presente artículo es bien clara: se ha comprobado numéricamente y mediante simulaciones fiables, que las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo son rentables, y permiten obtener ahorros interesantes en la factura eléctrica por si mismas. Pero si se impone ese “impuesto revolucionario” que pretende el gobierno, las instalaciones dejan de ser rentables en absoluto. Por lo tanto, es innegable que el gobierno mediante la aprobación del RD de autoconsumo, anulará las posibilidades de implantación de este tipo de medidas de eficiencia energética mediante generación distribuida, por mucho que se muestre a favor de la eficiencia energética y el desarrollo sostenible.

Espero vuestros comentarios y opiniones.

Saludos a todos.

Fuentes empleadas:

http://elpais.com/

http://www.elecsolsolar.com/

http://www.efimarket.com/

http://www.pvsyst.com/

http://www.idae.es/