Utilice el exceso de energía fotovoltaica con un elemento calefactor en lugar de inyectarla a la red eléctrica.
Quienes utilizan un sistema fotovoltaico suelen inyectar más electricidad a la red de la necesaria en días soleados. Con la tecnología adecuada, este excedente puede utilizarse directamente para calentar agua. Esto aumenta el autoconsumo y, al mismo tiempo, reduce los costes de calefacción.
Cómo convertir el exceso de energía fotovoltaica en agua caliente mediante un calentador de inmersión.
Un elemento calefactor fotovoltaico convierte el excedente de energía solar directamente en agua caliente. Cuando su sistema fotovoltaico produce más energía de la que consume su hogar, el elemento calefactor se activa y calienta el agua sanitaria. En lugar de inyectar la electricidad a la red eléctrica por unos pocos céntimos, usted la utiliza y ahorra dinero. En PVundSO, nuestros ingenieros eléctricos cualificados asesoran regularmente a los clientes sobre este tema. En esta guía, aprenderá cómo funciona un elemento calefactor fotovoltaico, cuál es el coste de esta tecnología y qué debe tener en cuenta al seleccionarlo e instalarlo.
¿Qué ocurre con el excedente de energía de su sistema fotovoltaico?
Inyectar en la red o consumirlo uno mismo.
Un sistema fotovoltaico en su hogar suele generar mucha más electricidad durante el día de la que necesita. Este excedente se inyecta automáticamente a la red eléctrica pública, por lo que usted recibe la tarifa de inyección obligatoria por ley. Actualmente, esta tarifa ronda los 8 centavos de dólar por kilovatio-hora.
Por otro lado, la electricidad que tomas de la red te cuesta entre 30 y 40 centavos por kilovatio-hora. Por lo tanto, cada kilovatio-hora que consumes te ahorra mucho más de lo que pagarías por inyectarlo a la red. Aquí es precisamente donde entra en juego el aprovechamiento estratégico del excedente de energía fotovoltaica.
Si desea aumentar su autoconsumo de energía, dispone de varias opciones. Un sistema de almacenamiento de baterías almacena el excedente para las horas de la noche. Un calentador de inmersión lo convierte directamente en agua caliente. Ambas soluciones también pueden combinarse.
Por qué aprovechar el excedente de energía es rentable económicamente
Un ejemplo ilustra la diferencia. Un sistema fotovoltaico de 10 kWp genera fácilmente 50 kWh de electricidad en un día soleado de verano. Si el hogar solo utiliza 15 kWh, los 35 kWh restantes se vierten a la red sin utilizar. Esto resulta en una tarifa de inyección a la red de aproximadamente 2,80 €.
En cambio, si utilizas entre 10 y 15 kWh de esta energía para calentar agua con un calentador de inmersión, ahorrarás entre 3 y 6 euros en gas o electricidad al día. A lo largo de un año, esto supone un ahorro de varios cientos de euros. Por lo tanto, un calentador de inmersión para aprovechar el excedente de energía fotovoltaica es una de las maneras más rápidas de hacer funcionar tu sistema fotovoltaico de forma más económica.
Así es como funciona un elemento calefactor con exceso de energía fotovoltaica.
Diseño y principio de funcionamiento
Un elemento calefactor fotovoltaico es básicamente un elemento eléctrico que se enrosca en el depósito de agua caliente o tanque de almacenamiento existente. En cuanto el sistema fotovoltaico genera más electricidad de la que se consume en el hogar, el sistema de control de excedentes detecta el exceso disponible. Acto seguido, dirige la energía sobrante al elemento calefactor, que convierte la electricidad en calor.
El principio es similar al de un calentador de inmersión. La resistencia calienta gradualmente el agua del depósito mientras haya energía solar disponible. En cuanto disminuye la radiación solar o la vivienda requiere más electricidad, el sistema de control reduce la potencia de calentamiento o apaga la resistencia. De esta forma, no se consume electricidad adicional de la red para calentar el agua.
Control continuo para una utilización óptima.
Los elementos calefactores simples funcionan según el principio de encendido/apagado. Solo se activan cuando se alcanza un umbral determinado, por ejemplo, un excedente de 2 kW. Si el excedente disponible es inferior a este umbral, el elemento calefactor permanece apagado y la energía se inyecta a la red eléctrica.
Los elementos calefactores de potencia variable continua, como el my-PV AC ELWA 2, solucionan este problema. Ajustan su potencia de forma continua al excedente fotovoltaico disponible. El calentamiento comienza incluso con tan solo unos cientos de vatios, y la potencia aumenta o disminuye según la disponibilidad de energía solar. Esto permite aprovechar de forma eficiente incluso pequeños excedentes, y la inyección a la red se reduce prácticamente a cero.
¿Cuáles son los requisitos para un elemento calefactor fotovoltaico?
Producción mínima del sistema fotovoltaico
Para que un elemento calefactor sea rentable al utilizar el excedente de energía fotovoltaica, su sistema debería tener una capacidad de al menos 3 a 5 kWp. En sistemas más pequeños o instalaciones solares en balcones, el excedente de energía suele ser insuficiente para calentar el agua de forma significativa. El consumo doméstico reduce aún más el excedente disponible.
El tamaño del sistema por sí solo no es el factor decisivo. Tu perfil de consumo también juega un papel crucial. Quienes rara vez están en casa durante el día tienen más energía disponible que un hogar donde se trabaja desde casa. Nuestra lista de verificación gratuita para sistemas fotovoltaicos te ayudará a evaluar tu situación de forma realista.
depósito de agua caliente y conexión
Se requiere un depósito de agua caliente o tanque de almacenamiento con una rosca libre de 1,5 pulgadas para la resistencia. La mayoría de los depósitos comunes con un volumen de 150 litros o más tienen una conexión adecuada. En el caso de depósitos más antiguos, conviene revisar las conexiones existentes.
El elemento calefactor se instala como complemento al sistema de calefacción existente. No sustituye a la caldera ni a la bomba de calor, sino que las complementa eficazmente. En días soleados, el elemento calefactor fotovoltaico se encarga de toda la producción de agua caliente. Durante los meses de entretiempo, reduce notablemente la carga del sistema de calefacción principal.
¿Cuánto cuesta un elemento calefactor para aprovechar el exceso de energía fotovoltaica?
Costes de adquisición e instalación
La inversión para un calentador de inmersión con control de sobrecorriente fotovoltaica oscila entre 300 € y 2.000 €, según las características. Un calentador de inmersión sencillo sin sistema de control propio cuesta entre 80 € y 350 €. El sistema de control de sobrecorriente añade otros 150 € a 800 € al coste. Los costes de instalación rondan los 200 € a 500 €.
Para quienes prefieren una solución integral, ofrecemos kits fotovoltaicos completos con elemento calefactor . Los módulos solares, el elemento calefactor y el sistema de control ya están perfectamente integrados. Esto simplifica la planificación y permite ahorrar costes en comparación con la compra de componentes por separado.
Amortización y ahorros anuales
| tamaño del hogar | Ahorros anuales | inversión | Amortización |
|---|---|---|---|
| 2 personas | 200 a 350 Euro | 400 a 800 Euro | 1,5 a 3 años |
| 4 personas | 350 a 600 Euro | 500 a 1.200 Euro | 1 a 3 años |
| 6 personas | 500 a 800 Euro | 600 a 1.500 Euro | 1 a 2,5 años |
El ahorro exacto depende de su consumo de agua caliente, el tamaño de su sistema fotovoltaico y los precios actuales de la energía. Un hogar típico de cuatro personas ahorra entre 1.200 y 2.000 kWh de electricidad de la red al año, que el calentador de inmersión cubre con energía solar. Con un coste de electricidad de 30 céntimos por kWh, esto supone un ahorro anual de entre 350 y 600 euros. Por lo tanto, la mayoría de los calentadores de inmersión se amortizan en un plazo de uno a tres años.
Elemento calefactor fotovoltaico o bomba de calor para agua caliente.
Eficiencia en comparación
Un calentador de inmersión convierte la electricidad en calor en una proporción de 1:1. Un kilovatio-hora de electricidad produce exactamente un kilovatio-hora de calor. En cambio, una bomba de calor para agua caliente sanitaria alcanza un coeficiente de rendimiento (COP) de 3 a 4. Genera de tres a cuatro kilovatios-hora de calor a partir de un kilovatio-hora de electricidad, aprovechando también el calor ambiental del aire.
La mayor eficiencia de la bomba de calor parece claramente superior a primera vista. Sin embargo, esta ventaja es menos significativa si existe un excedente suficiente de energía fotovoltaica gratuita. Si la energía solar se inyectara a la red sin ser utilizada, el COP (coeficiente de rendimiento) pasa a un segundo plano.
¿Cuándo merece la pena cada solución?
El calentador de inmersión para aprovechar el excedente de energía fotovoltaica destaca por su bajo precio, fácil instalación y funcionamiento sin mantenimiento. Es especialmente adecuado si ya dispone de un depósito de agua caliente y su sistema fotovoltaico genera regularmente un excedente de energía durante el verano.
Una bomba de calor para agua caliente sanitaria resulta más rentable si la producción de energía fotovoltaica es limitada o si se necesita energía solar para mantener la producción de agua caliente incluso en invierno. El mayor coste, de entre 1.500 € y 3.500 €, se compensa con la mayor eficiencia a largo plazo. Para muchos propietarios, un calentador de inmersión fotovoltaico es la opción ideal, ya que la inversión es baja y se amortiza rápidamente.
Elegir el control de excedentes y la gestión de energía adecuados
Control de variación continua frente a control conmutado
El controlador es el componente principal de cualquier sistema de calentamiento por inmersión. Los controladores de conmutación funcionan con un umbral sencillo. Si el excedente de energía fotovoltaica supera un valor definido, el calentador se enciende a máxima potencia. Si el excedente cae por debajo del umbral, se apaga. Esta opción es económica y sencilla, pero desperdicia la energía sobrante por debajo del umbral de conmutación.
En cambio , los controladores continuos como el my-PV AC THOR regulan la potencia de salida de forma gradual de 0 a 3 kW. El AC THOR convierte cualquier calentador de inmersión estándar en un sistema inteligente, ajustando la potencia de calefacción al excedente solar disponible con precisión segundo a segundo. En combinación con un calentador de inmersión de 3 kW compatible con el AC THOR, conforma un sistema coordinado para calentar agua sanitaria mediante energía solar.
Compatibilidad con inversores y sistemas domésticos inteligentes
Los modernos controladores de exceso de potencia se comunican con su inversor mediante Wi-Fi o Modbus. Los dispositivos de fabricantes como Hoymiles, Solis, Sofar o Deye suelen ser compatibles. Al elegir un controlador, asegúrese de que sea compatible con su sistema actual.
Quienes utilizan un sistema de hogar inteligente suelen poder integrar el elemento calefactor fotovoltaico. La temperatura objetivo, las prioridades y los intervalos de tiempo se pueden configurar mediante aplicaciones o portales web. Esto permite controlar el autoconsumo y la producción de agua caliente en todo momento.
Dimensionamiento adecuado del elemento calefactor fotovoltaico
Rendimiento basado en el tamaño del hogar y la demanda de agua caliente.
| tamaño del hogar | Demanda de agua caliente por día | Potencia recomendada del elemento calefactor | Volumen de almacenamiento recomendado |
|---|---|---|---|
| 1 a 2 personas | 60 a 100 litros | 2 kW | 150 a 200 litros |
| 3 a 4 personas | 120 a 200 litros | 2 a 3 kW | 200 a 300 litros |
| 5 a 6 personas | 200 a 300 litros | 3 a 3,5 kW | 300 a 400 litros |
Para hogares pequeños con necesidades moderadas de agua caliente, el modelo my-PV DC ELWA de 2 kW es ideal . Funciona directamente con los módulos solares mediante corriente continua y no requiere inversor. Para hogares más grandes, se recomiendan elementos calefactores de 3 a 3,5 kW, como el AC ELWA 2 con control continuo.
El dimensionamiento adecuado no solo depende del número de personas en el hogar. Los hábitos de ducha, la presencia de una bañera y la capacidad fotovoltaica instalada en el tejado también influyen. Si tiene dudas, estaremos encantados de asesorarle personalmente sobre la solución idónea para su hogar.
Ajustes de volumen y temperatura de almacenamiento
El volumen de almacenamiento debe ser adecuado para la resistencia calefactora y la demanda diaria de agua caliente. Un depósito demasiado pequeño limita el aprovechamiento de la energía excedente, ya que el agua alcanza la temperatura deseada con demasiada rapidez. Por el contrario, un depósito demasiado grande requiere, en consecuencia, más energía para alcanzar la temperatura deseada.
Se recomienda una temperatura objetivo de 55 a 60 grados Celsius para el funcionamiento diario. Esta temperatura es suficiente para todas las aplicaciones domésticas. El tanque de almacenamiento debe calentarse a 65 grados al menos una vez por semana para eliminar eficazmente la bacteria Legionella. Muchos sistemas de control realizan esta función de protección contra la Legionella automáticamente.
Errores comunes al utilizar el exceso de energía fotovoltaica para agua caliente
Durante la instalación y el funcionamiento de un elemento calefactor fotovoltaico, suelen producirse errores evitables. Antes de poner en marcha su sistema, tenga en cuenta los siguientes puntos.
- El elemento calefactor es demasiado grande. Un elemento calefactor de 6 kW conectado a un sistema de 5 kWp rara vez puede funcionar a plena capacidad. En cuanto el sistema fotovoltaico no genera suficiente energía excedente, el elemento calefactor consume la electricidad faltante de la red eléctrica. Elija la potencia de calefacción que mejor se adapte a su sistema y a su consumo habitual de energía excedente.
- Protección contra la legionela descuidada El agua caliente por debajo de 55 grados Celsius favorece el crecimiento de la bacteria Legionella en el depósito. Asegúrese de que su controlador caliente el agua regularmente a al menos 65 grados Celsius. Los dispositivos modernos, como el AC ELWA 2, ofrecen esta función de serie.
- El elemento calefactor y el almacenamiento de la batería compiten. Sin una clara priorización en la gestión de la energía, el elemento calefactor puede utilizarse para almacenamiento de energía Elimine lo superfluo. Establezca un orden sensato. Generalmente, el almacenamiento en baterías tiene prioridad, ya que la electricidad almacenada es más flexible en su uso que el agua caliente.
- Detección de exceso faltante o inapropiada Sin un contador inteligente o un sistema de control adecuado, la resistencia no sabe cuándo hay un exceso de energía disponible. En el peor de los casos, funcionará con electricidad de la red, que es más cara. Asegúrese de que la detección de exceso de energía esté configurada correctamente.
Preguntas frecuentes sobre el elemento calefactor fotovoltaico
¿Puedo utilizar un elemento calefactor con una instalación eléctrica en el balcón?
Con un sistema solar de balcón que genera 800 vatios de potencia inyectada a la red, queda muy poca energía sobrante después del consumo doméstico para usar con un calentador de inmersión. En la mayoría de los casos, la potencia disponible es insuficiente para calentar el agua de forma significativa. Utilizar un calentador de inmersión para aprovechar el exceso de energía fotovoltaica resulta rentable con un sistema fotovoltaico de al menos 3 kWp.
¿Es posible modernizar un elemento calefactor ya existente?
Sí, con un controlador externo de exceso de potencia como el my-PV AC THOR, también se puede controlar de forma inteligente una resistencia eléctrica existente en el depósito de agua caliente. La instalación no requiere modificaciones estructurales en el depósito. El controlador se conecta entre el sistema de gestión energética y la resistencia eléctrica, y detecta automáticamente el excedente solar disponible.
¿Funcionará también en invierno un elemento calefactor fotovoltaico?
En invierno, la producción de energía fotovoltaica es menor y las horas de sol son más cortas. Por lo tanto, la resistencia eléctrica funciona con menos frecuencia y no siempre alcanza la temperatura deseada utilizando únicamente energía solar. Sin embargo, en días despejados de invierno, aún puede contribuir de forma significativa a la producción de agua caliente. Su uso principal se da de marzo a octubre, cuando la producción solar es considerablemente mayor.
¿También necesito un sistema de almacenamiento de baterías?
Un calentador de inmersión y un sistema de almacenamiento de energía en baterías son dos maneras diferentes de aprovechar el excedente de energía fotovoltaica. El calentador de inmersión convierte la electricidad en calor, mientras que el sistema de almacenamiento en baterías almacena la electricidad para su uso posterior. Ambas soluciones se complementan bien, siempre que el sistema de gestión energética las priorice correctamente.
Conclusión
Un elemento calefactor para aprovechar el excedente de energía fotovoltaica es una de las formas más sencillas y económicas de aumentar el autoconsumo de su sistema fotovoltaico. Con una inversión inicial de 300 € y un periodo de amortización de uno a tres años, esta tecnología se amortiza rápidamente. Ya sea con regulación continua o como solución de conmutación sencilla, existe una opción adecuada para casi cualquier tamaño de sistema y para cada hogar. Si le interesa un elemento calefactor para aprovechar su excedente de energía solar, encontrará diversos productos de my-PV en nuestro catálogo. Estaremos encantados de ayudarle personalmente con cualquier duda sobre el dimensionamiento correcto o la compatibilidad con su sistema actual.
