Paneles fotovoltaicos en la cubierta del gimnasio: ¿cubren el 100 % del consumo?
El instituto de un municipio de La Rioja ha instalado 40 paneles fotovoltaicos en la cubierta del gimnasio. Cada panel tiene 1,7 m² de superficie y un rendimiento del 22 % en condiciones estándar. El instalador aporta los datos de irradiación de la zona: la media anual de irradiación global sobre el plano inclinado es de 4,8 kWh por metro cuadrado y día. El «ratio de rendimiento» del sistema (pérdidas por temperatura de la célula, cableado, suciedad y rendimiento del inversor) se estima en 0,80. El centro consume unos 45 000 kWh de electricidad al año, con máximo en enero (calefacción y alumbrado) y mínimo en agosto, cuando el edificio permanece cerrado. La empresa instaladora presenta una oferta que promete «cubrir el 100 % del consumo y eliminar por completo la huella de carbono del centro», y propone además duplicar el número de paneles para «vender el excedente». El consejo escolar debe aprobar o rechazar la oferta tal como está redactada y quiere argumentos verificables antes de firmar.
1. Estima la producción eléctrica anual del sistema con los datos del enunciado y calcula qué porcentaje del consumo cubre. ¿Es correcta la afirmación del 100 %?
Read the worked answer
1) Superficie total: 40 × 1,7 m² = 68 m².
2) Energía solar incidente al día: 68 m² × 4,8 kWh/(m²·día) = 326,4 kWh/día.
3) Conversión a electricidad en corriente continua: 326,4 × 0,22 = 71,8 kWh/día.
4) Pérdidas del sistema (ratio 0,80): 71,8 × 0,80 = 57,4 kWh/día en corriente alterna.
5) Producción anual: 57,4 × 365 ≈ 20 960 kWh ≈ 21 MWh.
6) Cobertura: 20 960 / 45 000 ≈ 0,47, es decir, un 47 %.
La afirmación del 100 % es falsa: el sistema cubre poco menos de la mitad del consumo anual. Además, el 47 % es una media: la producción de junio puede triplicar la de diciembre y el consumo se concentra en invierno y en horas de luz, mientras que en agosto no hay demanda. Por tanto, incluso en el mejor de los casos, parte de la energía se exporta y parte del consumo se compra a la red; sin baterías ni gestión de la demanda, la fracción realmente autoconsumida será bastante menor que ese 47 %.
2. Analiza críticamente la expresión «eliminar por completo la huella de carbono del centro». ¿Qué habría que comprobar y cómo debería redactarse la oferta?
Read the worked answer
La frase mezcla dos cosas distintas: la electricidad y el conjunto del centro.
- Solo se refiere a una parte de la energía. La calefacción y el agua caliente del instituto son de gas natural; esas emisiones no las toca un panel fotovoltaico.
- La huella de una instalación no es cero. Hay emisiones incorporadas en la fabricación de células, vidrio, aluminio y estructura, en el transporte y en el reciclado al final de la vida. Son bajas (del orden de decenas de gramos de CO₂ equivalente por kWh, muy inferiores a las de un ciclo combinado de gas), pero no nulas.
- Las emisiones evitadas dependen del mix eléctrico. Cada kWh solar que sustituye a electricidad de la red evita las emisiones de la tecnología marginal; si el mix cambia, cambia el ahorro.
Redacción defendible: «el sistema cubrirá en torno al 47 % del consumo eléctrico anual y reducirá las emisiones de electricidad del centro en una cantidad estimada de X toneladas de CO₂ al año, sin incluir la calefacción de gas». La cifra de emisiones evitadas debe calcularse con el factor de emisión del mix y expresarse como reducción, nunca como eliminación.
3. El consejo debe decidir entre (A) aceptar la oferta de duplicar los paneles o (B) mantener 40 paneles y añadir gestión de la demanda y baterías. Formula al menos dos criterios cuantificables para decidir y explica cómo cambiaría la respuesta según los datos.
Read the worked answer
Criterio 1: coste por kWh autoconsumido, no por kWh producido. Hay que dividir la inversión entre la energía que realmente se consume en el edificio. Duplicar paneles sin cambiar la demanda aumenta mucho la producción, pero sobre todo la exportación, cuyo precio suele ser bajo; el coste por kWh útil se dispara.
Criterio 2: emisiones evitadas por euro invertido. Cada kWh exportado evita menos emisiones que uno autoconsumido, porque en la red desplaza a la tecnología marginal y porque el excedente puede perderse o valorarse poco.
Criterio 3: periodo de retorno simple con el precio real de la electricidad y de la compensación de excedentes.
La respuesta cambia así: si la normativa permite una compensación de excedentes ventajosa y la instalación es barata por panel, la opción A puede tener sentido económico; si la compensación es baja o limitada, B gana, porque desplazar consumo a las horas de sol (recarga de vehículos, ACS con bomba de calor, equipos informáticos programados) y almacenar con baterías (rendimiento de ida y vuelta ~90 %) aprovecha mucha más energía por euro invertido. En verano, con el centro cerrado, duplicar paneles produce excedentes en el peor momento de valoración.