Ecuador enfrenta una crisis energética sin precedentes en las últimas décadas, marcada por una dependencia excesiva de fuentes hidroeléctricas y una falta de diversificación en la matriz energética. En los últimos años, fenómenos como El Niño y La Niña han hecho que las estaciones lluviosas sean menos predecibles, afectando la capacidad de generación de las principales represas del país. Esta situación ha provocado cortes de energía que han generado malestar entre la población y resaltado la urgente necesidad de explorar alternativas viables y sostenibles para garantizar un suministro constante y confiable en los hogares.
El país ha invertido considerablemente en infraestructura hidroeléctrica, y más del 70% de la electricidad generada proviene de estas fuentes. Aunque las hidroeléctricas han sido una opción renovable que ha sostenido el país en condiciones normales, su dependencia de las lluvias ha evidenciado su vulnerabilidad. Esto subraya la necesidad de incorporar otras fuentes de energía en la matriz energética de Ecuador.
¿Funcionan los Sistemas Fotovoltaicos?
Una pregunta común es: ¿si instalo paneles solares en mi casa, tendré electricidad durante un corte de energía? La respuesta depende del tipo de sistema fotovoltaico. Los sistemas conectados a la red en modo de autoconsumo, aunque eficientes durante el día, dependen de la red eléctrica para operar. Esto significa que, en caso de cortes de energía, estos sistemas no funcionarán, limitando su utilidad en situaciones de emergencia.
La Necesidad de Almacenamiento Energético
Aquí es donde entra en juego el almacenamiento energético, o lo que comúnmente conocemos como baterías. Incorporar baterías a un sistema fotovoltaico permite maximizar su potencial y garantizar la autonomía energética. Las baterías almacenan la energía generada durante el día para ser utilizada durante la noche o en cortes de energía, lo que transforma un sistema solar estándar en un sistema híbrido capaz de asegurar un suministro eléctrico ininterrumpido y reducir la dependencia de fuentes contaminantes como los generadores a diésel o gasolina.
Dimensionamiento Sencillo de Sistemas Fotovoltaicos y Almacenamiento
Para dimensionar un sistema fotovoltaico con almacenamiento, se pueden emplear cálculos sencillos que ayuden a conocer la capacidad necesaria de los paneles y las baterías según el consumo mensual de la vivienda. Este dato se encuentra fácilmente en la factura eléctrica mensual:
1. Potencia en conjunto de los paneles fotovoltaico ( P en kW)
Donde:
· C es el consumo mensual en kWh
· Hsol es el promedio de horas de sol pico por día. Este valor se puede obtener de mapas solares o bases de datos y, en Ecuador, suele oscilar entre 4 y 6 horas. En Loja, por ejemplo, es de aproximadamente 4.5 horas.
2. Capacidad de almacenamiento (E en kWh)
Donde:
· A es el porcentaje de autonomía deseada (por ejemplo, 0.5 para cubrir el 50% del consumo).
· DoD es la profundidad de descarga permitida de la batería, que suele ser del 70-90% en baterías de litio y del 50-70% en baterías de plomo-ácido.
3. El Rol del Regulador de Batería
Para un sistema fotovoltaico con almacenamiento, el regulador de batería cumple una función esencial: proteger las baterías de sobrecargas y descargas excesivas, ajustando la energía que fluye desde los paneles. Este dispositivo regula la carga para optimizar la vida útil de las baterías, especialmente importante si consideramos una capacidad de almacenamiento calculada en función del consumo mensual (E) y la potencia de los paneles (P). Sin el regulador, se podría dañar el sistema y reducir la efectividad del almacenamiento, comprometiendo así la independencia del sistema frente a los cortes de energía.
4. El Inversor de Corriente: De DC a AC
Un sistema fotovoltaico con almacenamiento necesita un inversor de corriente para convertir la energía de corriente directa (DC) de las baterías en corriente alterna (AC), que es la que usan la mayoría de los electrodomésticos en nuestros hogares. La potencia del inversor debe ser adecuada para soportar la suma de las cargas conectadas, pero es importante no sobrecargarlo. Si bien el sistema permite cubrir el consumo de equipos esenciales, conectar todos los electrodomésticos a la vez puede superar la capacidad del inversor y provocar fallos o cortes en el suministro. Por esta razón, es recomendable priorizar el uso de ciertos aparatos y distribuir los consumos, evitando, por ejemplo, el uso simultáneo de electrodomésticos de alto consumo, como aires acondicionados, lavadoras o microondas, para asegurar la autonomía y eficiencia del sistema en casos de emergencia.
Cuando se opta por la compra de un inversor es importante conocer la potencia máxima que nuestra vivienda o negocio tienen en un momento determinado. A continuación, se muestra una imagen con potencias que usualmente usan los equipos y electrodomésticos.
Ejemplo Práctico
Para un negocio o vivienda en Loja con un consumo mensual de 300 kWh:
Esto implica que se necesitarían alrededor de 9 paneles de 300 W o 7 de 400 W, u otras combinaciones según la potencia de los paneles.
Para calcular la batería, asumiendo cortes de 12 horas y una batería de plomo-ácido con una DoD del 70%:
Una batería de 12 V y 600 Ah tiene una capacidad aproximada de 7.2 kWh (12 V × 600 Ah = 7200 Wh = 7.2 kWh). Las baterías se pueden combinar en serie o paralelo para alcanzar la capacidad requerida.
Finalmente, la elección del inversor dependerá de la potencia máxima que normalmente haya en una vivienda. Por ejemplo, para una vivienda cuya curva de consumo diario sea como la de la siguiente gráfica, sería suficiente de inversor con potencia de 800 W a 1000 W, dependiendo de la disponibilidad.
Comparativa con Generadores con Combustibles Fósiles
Los sistemas fotovoltaicos con almacenamiento presentan múltiples ventajas sobre los generadores a diésel o gasolina:
· No emiten gases contaminantes.
· Funcionan sin ruido.
· Tienen un costo de mantenimiento bajo tras la instalación.
· Aseguran suministro prolongado en cortes de energía.
Sin embargo, también tienen desventajas:
· Su instalación implica un costo inicial más alto.
· Las baterías tienen una vida útil limitada (de 5 a 10 años).
· Pueden requerir espacio adicional para las baterías, que son grandes y pesadas.
Aun así, una vez que la crisis pase, estos sistemas pueden seguir utilizándose para reducir el costo de la factura eléctrica, mientras que los generadores quedarán almacenados hasta la próxima emergencia.
