Cálculo y diseño de una instalación solar fotovoltaica para una vivienda unifamiliar y su posible explotación

Abstract

El presente proyecto describe el proceso de cálculo y diseño de una instalación fotovoltaica de generación eléctrica cuya localización será el tejado de una vivienda adosada en la localidad de Revilla de Camargo, España. El objetivo principal será garantizar el abastecimiento de un vehículo eléctrico partiendo de un supuesto plan de desplazamiento de 231 km semanales y; además, calcular y analizar el beneficio económico que supondría la venta del excedente energético generado. Se estudiarán las condiciones ambientales, geográficas y las características del edificio donde se llevaría a cabo el proyecto de tal manera que el diseño se adecue lo más posible al escenario ideal. Se tendrá en cuenta toda la normativa necesaria y su cumplimiento. Al no tener un consumo fijo al que hacer frente, la potencia instalada (11 kW) y cantidad de módulos fotovoltaicos (20 paneles) que instalar estarán limitados por las dimensiones de las cubiertas donde se realizará la ejecución del proyecto. Dado que inicialmente no se dispone de un vehículo eléctrico en el que fundamentar el diseño de la instalación, se realizará un estudio basándose en las ventas recientes comparando autonomías, capacidades de baterías y precio; resultando en la elección del vehículo eléctrico MG 4 de autonomía 231 km y capacidad del sistema de baterías de 38,4 kWh para una profundidad de descarga del 60%. La implementación del diseño final de la instalación supone una inversión de 23.106,80 para una producción anual de 12.821,652 kWh. La energía se destinará por una parte a recargar las baterías del vehículo eléctrico una vez a la semana, suponiendo un ahorro anual de 782,08 euros frente a un uso similar de un vehículo de combustión; y por otra parte a la venta, con unos ingresos anuales de 986,39 euros. Esto resulta en un tiempo de amortización del proyecto de 13,04 años. Aunque este documento detalla los cálculos para una región particular, considerando sus condiciones geográficas y climáticas que influyen en las decisiones y selección de componentes de la instalación, el enfoque seguido puede extenderse a otras ubicaciones. Para cada caso, será esencial tener en cuenta las condiciones locales y evaluar los resultados obtenidos. Esto permitirá determinar la viabilidad de implementar este tipo de instalación en función de las circunstancias específicas del lugar, e incluso llegar a mejores desarrollos y resultados.

The present project describes the process of calculation and design of a photovoltaic electrical generation installation, located on the roof of an attached house in the town of Revilla de Camargo, Spain. The main objective will be to ensure the supply for an electric vehicle based on a presumed travel plan of 231 km per week, and furthermore, to calculate and analyze the economic benefit that selling the surplus energy generated would entail. Environmental, geographical conditions, and building characteristics will be studied to adapt the design as closely as possible to the ideal scenario. All necessary regulations and compliance will be considered. Since there is no fixed consumption to address, the installed power (11 kW) and the number of photovoltaic modules (20 panels) will be limited by the dimensions of the roofs where the project will be executed. Given the initial lack of an electric vehicle on which to base the installation design, a study will be conducted based on recent sales, comparing ranges, battery capacities, and prices. This leads to the selection of the MG 4 electric vehicle with a range of 231 km and a battery system capacity of 38,4 kWh for a 60% depth of discharge. The implementation of the final installation design requires an investment of 23.106,80 euros for an annual production of 12.821,652 kWh. The energy will be used, on one hand, to recharge the electric vehicle's batteries once a week, resulting in an annual savings of 782,08 euros compared to a similar use of a combustion vehicle. On the other hand, the surplus energy will be sold, generating annual revenue of 986,39 euros. This results in a project payback period of 13,04 years. Although this document provides detailed calculations for a specific region, considering its geographical and climatic conditions that influence decisions and component selection for the installation, the approach can be extended to other locations. For each case, it will be essential to consider local conditions and evaluate the results obtained. This will determine the feasibility of implementing this type of installation based on the specific circumstances of the location and may even lead to improved developments and outcomes.