¿Cuál es la potencia instalada en un proyecto de autoconsumo?

Durante las últimas semanas he recibo varios correos dónde me consultabais acerca de cuanta potencia instalar en un proyecto de autoconsumo instantáneo… la verdad es que estoy muy contento de todas las consultas recibidas, no tanto por el tiempo que conlleva intentar contestarlas todas, sino por la satisfacción de comprobar que ya todos nos hemos puesto manos a la obra para desarrollar proyectos, una vez requeteconvencidos  de que el autoconsumo instantáneo no tiene marcha atrás y es una realidad rentable para un gran segmento de consumidores no domésticos que están pagando un precio de la electricidad superior 0,14 €/kWh aproximadamente ( ver el artículo  ¿Es rentable autoconsumir?).

Para dar respuesta a todas estas consultas y plantear un debate que pueda enriquecer nuestros conocimientos acerca del mundo del autoconsumo solar, hoy os plantearé algunas sugerencias de cómo decidir la potencia a instalar en un proyecto de autoconsumo instantáneo. Vamos allá!!

Dimensionar instalación

En primer lugar, intentaré explicar a nivel conceptual porque nos interesa dimensionar nuestra instalación para que no se produzcan excedentes aunque podamos venderlos al mercado; la explicación es muy simple y las cuentas muy claras…  cada kWh que autoconsumo tiene un valor aproximado de 0,14 €/kWh, correspondiente al precio que dejo de pagar a mi compañía eléctrica por los kWh que estoy autoconsumiendo y dejando de comprar; en cambio cada kWh que yo vendo al pool o mercado de generación tiene un precio de 0,07 €/kWh aproximadamente….. si yo sólo autoconsumo el  80% de la energía generada el valor medio que tendrán mis kwh generados será: 80% x 0,14 €/kWh + 20% x 0,07 €/kWh, esto es igual a 0,126 €/kWh.

Si recuperamos el gráfico del artículo citado anteriormente, observamos que la diferencia aproximada en términos de pay-back entre valorar mi producción a 0,14 €/kWh y valorarla a 0,126 €/kWh será de 2 años más para poder recuperar la inversión.

Dicho esto, una cosa es defender que no debemos dimensionar nuestra instalación para que no se produzcan excedentes y otra muy distinta es no querer vender los excedentes que se produzcan ocasionalmente, seguro que en algún momento u otro se producirán excedentes por el motivo que sea… lo digo esto porque también me encuentro gente que no quiere verter nada a la red para evitar tener que vender la electricidad y realizar las declaraciones de IVA,  darse de alta en el RIPRE, etc. obviamente una vez he generado un 1 kWh excedentario siempre es mejor valorarlo en 0,07 €/kWh que evitar su generación instantánea mediante alguno de los sistemas que comentamos en nuestro artículo Puntos de conexión para autoconsumo, seguimos avanzando…, ya que en este caso la valorización de este kWh «abortado» es de 0 patatero ( además del coste adicional que conlleva el dispositivo limitante) y consecuentemente el pay-back de la instalación se pone a temblar…

Tenemos que perderle el miedo a cómo tramitar un proyecto de autoconsumo, pensad que es cómo la muela del juicio…. duele un montón, pero un vez extraída, problema solucionado de por vida, y nuestra instalación de autoconsumo tiene que vivir por los años de los años, ¿o no es verdad?

Estimar la potencia de autoconsumo a instalar

Una vez ya tenemos claro a nivel conceptual el criterio para dimensionar un proyecto de autoconsumo instantáneo, vamos a ver cómo decidimos cuanta potencia vamos a instalar.

Lo ideal seria disponer de la curva de carga anual del consumidor, de este modo podemos conocer la potencia histórica demandada por el cliente cuarto de hora a cuarto de hora durante todo el año. Así podemos conocer los hábitos de consumo diarios y también los estacionales…. por ejemplo en un hotel de playa el consumo en invierno, no será el mismo que en verano… o en un edificio de oficinas, el consumo durante el fin de semana bajará considerablemente respecto al consumo semanal. En el ejemplo siguiente observamos que la potencia mínima anual no baja de los 100 kW, y aunque estos 100 kW corresponden a las horas nocturnas, y las potencias mínima diurnas son superiores, decidiremos instalar 100 kW para poder acogernos al RD1699/2011 y entre otras cosas no tener que depositar un aval de 500€/kW según RD1955/2000.

No obstante en la mayoría de los casos, nuestro cliente no dispondrá de la curva de carga anual, ya que normalmente solo está disponible para consumidores conectados en media tensión con tarifas de acceso 6.0 y 3.1A; en estos casos se puede solicitar la curva de carga al comercial de la empresa eléctrica o descargarla directamente del contador del consumidor mediante un equipo apropiado.

En el caso de no disponer de la curva de carga anual, lo recomendable es instalar un analizador durante unos días para cómo mínimo poder conocer el perfil de consumo diario; yo suelo trabajar con el kit ENVIR Profesional que me permite analizar instalaciones trifásicas de hasta 300 A ( 200 kW). A continuación se muestra la curva de carga diaria ( minuto a minuto de un centro geriátrico).

Observamos que la potencia mínima que se demanda en horario diurno es del orden de los 18 kW que corresponde a las 16 horas aproximadamente; por lo tanto, nuestra elección será la de instalar unos 20 kW nominales por varios motivos:

1. Porque buscar una combinación de inversores de 20 kW siempre será más fácil y económico que buscar una de 18 kW.
2. Porque las horas en que se demandan estos 18 kW no son las horas de mayor irradiación, por lo que si quiero cubrir estos 18 kW tendré que instalar un poco más de potencia.

De todos modos, antes de tomar una decisión definitiva deberemos consultar con el consumidor, si existen variaciones del perfil de consumo entre veranos e invierno; ya que la medición tomada puede no ser representativa del consumo de todo un año.

Otra ventaja que tiene el monitorizar el consumo mediante un equipo ENVI-R Profesional, es que podemos analizar las potencias de instalaciones trifásicas, conociendo el valor de las potencias por fase. Este es un factor importante a tener en cuenta, ya que en caso de existir un desfase significativo entre fases, deberemos en primer lugar recomendar que se redistribuyan los consumos por fase para conseguir equilibrarlos, y en el caso de que no sea posible deberemos fijarnos en la fase de menor consumo para determinar la potencia a instalar.

Imaginemos que tenemos un consumo mínimo 24 kW repartidos según: F1 de 5 kW, F2 de 9 kW y F3 de 10 kW; si no consideramos las 3 fases por separado, tomaríamos como potencia a instalar 24 kW, pero cuando el inversor solar distribuya la producción solar por fases lo hará de forma equilibrada, por lo que F1, F2 y F3  recibirán 8 kW, y consecuentemente tendremos  3 kW de excedentes en F1. Por este motivo lo correcto en este caso sería tomar como referencia a F1, e instalar 5 kW x3 = 15 kW… en este caso no tendremos excedentes (lo más importante!!!) aunque cubriremos un % menor de nuestro consumo mediante la instalación solar. ¿Qué pasaría si tomamos como referencia a F3= 10 kW? Pues que instalaríamos 10 kW x 3 = 30 kW y tendríamos 5 kW de excedentes en F1 y 1 kW de excedentes en F2… peor aún, el 20% de mi producción lo tendré que vender a pool o lo que es lo mismo a 0,07 €/kWh en lugar de valorarlo como kWh autoconsumido.

Analizar información de la factura de electricidad

Vamos pues, a analizar la información que podemos extraer de una factura de electricidad y que nos puede servir para aproximar la potencia de autoconsumo a instalar.  En la imagen adjunta mostramos una factura típica emitida por Endesa Energía, en principio los datos mostrados son los mismos en cualquier factura sea de la comercializadora que sea, no obstante es probable que la disposición de los datos o forma de mostrarlo varíe ligeramente. Analicemos la factura:

Tarifa de Acceso

No vamos profundizar en el concepto de tarifa de acceso porque nos conduciría a hablar de temas regulatorios del mercado eléctrico y de la factura eléctrica en si misma que se escapan del objetivo de este artículo, no obstante y a nivel práctico, la tarifa de acceso en nuestro caso concreto, nos proporcionará la información acerca la distribución horaria de los consumos eléctricos del usuario, esto es como se distribuyen a lo largo del día los horarios en punta, llano y valle. En este ejemplo, observamos que el cliente tiene una tarifa de acceso 3.0A, y si consultamos el artículo 8 del RD1164/2001 por el que se establecen las tarifas de acceso a las redes de transporte y distribución de energía eléctrica, observamos que la modalidad de 3 períodos que corresponde a la tarifa 3.0A tiene:

– 4 horas diarias en período punta

– 12 horas diarias en período llano

– 8 horas diarias en período valle

En función de si el punto de suministro está en Península Ibérica, en Baleares, en Canarias o en Ceuta y Melilla, los horarios que corresponden a cada período pueden diferir. Todo esta información de muestra en este artículo 8 del RD1164/2001.

Potencias máxima autoconsumo 

Se nos muestra las potencias contratadas en cada período tarifario, en nuestro caso de ejemplo 40 kW en punta, en llano y en valle. Esta información nos es válida, ya que por un lado nos limita la potencia máxima a instalar…. el RD1699/2011 nos indica que no podemos instalar más que la potencia contratada, y por otro lado, y esto es un dato basado en la experiencia, nos da un orden de magnitud inicial de la potencia que podríamos llegar a instalar suponiendo que la potencia esté bien contratada ( un tema que nos daría mucho por hablar), y que tengamos espacio suficiente en la cubierta; podríamos aproximar que en estas condiciones la potencia de autoconsumo a instalar estará habitualmente entre el 25% y el 50% de la potencia contratada.

Período de facturación

Se muestran la fecha que comprenden el período de facturación de la factura que analizamos, en nuestro caso entre el 2 de Septiembre y el 4 de Octubre, 32 días.

Consumos por periodos

En este punto es donde sacamos la mayor información para poder definir la potencia a instalar. En nuestro ejemplo observamos los siguiente consumos:

• Consumo período Punta: 2.414 kWh
• Consumo período Llano: 6.600 kWh
• Consumo período Valle: 2.713 kWh

En primer lugar descartamos el consumo en período Valle ya que corresponde a los consumos entre las 0 horas y las 8 horas de la mañana, y por lo tanto no es susceptible del autoconsumo instantáneos al no coincidir con las horas de sol.

Llegados a este punto, podemos observar que dividiendo el consumo indicado en período Punta ( kWh) entre las horas (h) en Punta durante el período de facturación (producto de las horas diarias en punta x los días del período de facturación), obtenemos la potencia ( kW) media en período Punta durante el período de facturación. Calculemos entonces, la potencia media en período Punta y Llano:

Caso práctico para saber potencia necesaria para proyecto de autoconsumo

Vayamos a analizarlo con el gráfico siguiente donde se muestran las potencias consumidas en un local de oficinas durante un día entre semana, los consumos han sido monitorizados con un equipo ENVIR Profesional de Current Cost:

Observamos cómo la jornada laboral empieza a las 8 horas de la mañana con una potencia mínima consumida de 25 kw hasta las 15 horas, momento en que cae la potencia mínima hasta los 15 kw ( es un local donde parte de la plantilla hace horario hasta las 15 horas).

Si el consumo repitiera este patrón a lo largo de toda la semana ( lunes a domingo), posiblemente la potencia a instalar seria del orden de 22-25 kW, ya que de este modo se aseguraría el autoconsumo hasta las 15 horas, y a partir de esta hora también se aseguraría  el autoconsumo ya que la disminución de  irradiación a partir de las 12 horas provocaría que nunca se alcanzasen los 20 kW de potencia generada.

Comentar que el análisis lo realizamos hasta las 18 horas, ya que se trata de un gráfico de diciembre 2012 y por lo tanto a esa hora desaparece el sol ( hasta la mañana siguiente, claro)

Observemos ahora el consumo característico durante el fin de semana:

En este caso observamos que el consumo durante el fin de semana se mueve en la franja de los 5-6 kW de potencia. Vista la diferencia, nos asalta una duda….¿Cuanta potencia instalamos? ¿ Los 22 kW correspondientes al óptimo entre semana? ¿ 5 kW correspondientes al óptimo en fin de semana? ¿ 13,5 kW que es la media entre los dos anteriores? ¿O quizás 17 kW que es la media ponderada?  Difícil elección ¿no? ¿qué opináis?

En primer lugar y antes de que nadie se haga ilusiones o desilusiones ( según se mire), os diré que la solución al caso planteado no es única… lo siento. La solución adoptada dependerá de como ponderemos cada factor en el binomio autoconsumo /rentabilidad. Me explico…. como recordaréis este local tenía un patrón de consumo muy uniforme durante la semana, que nos situaba la potencia óptima de autoconsumo en la franja de los 22-25 kW, y un consumo muy inferior los fines de semana que en este caso nos dibujaba una potencia óptima de autoconsumo del orden de los 5-6 kW; por este motivo podríamos plantear dos escenarios distintos, cada uno de los cuales maximizará uno de los factores comentados anteriormente.

En un extremo podríamos decidir instalar 5 kW, en este caso aseguraríamos que no se produce ningún excedente durante los siete días de la semana y consecuentemente nos permitiría valorar cada kWh autoconsumido a un precio de 0,149€/kWh tal y como se indicaba en el enunciado del caso. Obviamente esta solución maximiza la rentabilidad de la instalación y acorta el período de retorno de la inversión, pero en cambio penaliza significativamente el % de autoconsumo de la instalación, ya que durante los días laborables tendremos una potencia instalada de autoconsumo de 5 kW mientras los consumos mínimos reales serán del orden de los 22-25 kW. Vaya por delante que esta no es mi «solución» preferida, ya que entiendo que cuando abordamos un proyecto de autoconsumo, lo hacemos precisamente con el objetivo de autoconsumir…. y que consecuentmente si adoptamos este camino de minimizar la potencia a instalar para evitar cualquir excedente, lo que realmente estamos haciendo es desnaturalizar el objetivo fundamental de nuestro proyecto: Autoconsumir.

Por lo tanto, ya se puede adivinar que la solución que planteé en este caso, fue precisamente la contraria, esto es instalar 22 kW de autoconsumo que nos asegurasen un % de autoconsumo alto, y penalizar ligeramente la rentabilidad del proyecto debido a los excedentes producidos durante el fin de semana.

Pero ¿cómo cuantificar estos excedentes y cuanto afectan a la rentabilidad de nuestro proyecto? Este es el quid de la cuestión, y lo que vamos a tratar de resolver a continuación…

Para cuantificar cómo afecta esta decisión a la rentabilidad de nuestro proyecto convendrá tener muy presente que:

Ingresos = kWh autoconsumidos x €/kWh autoconsumo

Ya sé que no me darán ningún Nobel por esta obviedad, pero es que en el fondo no hay mayor secreto…

Fijémonos en el razonamiento, si yo sólo autoconsumo durante la semana y vierto a la red la totalidad de la producción los fines de semana ( que no es el caso), realmente lo que estoy diciendo es que los kWh autoconsumidos serán  5/7  partes que si autoconsumiera la totalidad de la producción semanal, ¿no?, por lo tanto:

Ingresos = 5/7 x kWh autoconsumidos x €/kWh autoconsumo o lo que es lo mismo

Ingresos = kWh autoconsumidos x 5/7 x€/kWh autoconsumo 

Cómo podéis observar entre una fórmula y la otra los único que he hecho es cambiar de posición el 5/7, aunque a nivel conceptual este pequeño cambio tiene una importancia capital, ya que nos permite comprender que a nivel de ingresos es lo mismo autoconsumir 5/7 partes de la potencia instalada a un precio de autoconsumo determinado, que autoconsumir el 100% de la potencia instalada pero reduciendo el precio de los kWh autoconsumidos 5/7 partes. ¿Correcto?

Con este simple razonamiento ya tendríamos solucionado nuestro caso, sino fuera porque el factor corrector de 5/7 no es exacto, ya que los fines de semana el autoconsumo no es 0 kWh, y además los excedentes no se regalan, sino que tienen un precio de mercado alrededor de los 0,06 €/kWh.

En todo caso, este es el razonamiento para abordar este tipo de proyectos; en nuestro caso práctico instalaremos 22 kW pico suponiendo que estos se autoconsumen al 100% a lo largo de toda la semana, y calcularemos en cuanto se reduce el precio del kWh autoconsumido respecto al valor inicial de 0,149 €/kWh – valor calculado según se explicaba en el artículo Autoconsumo: caso práctico – y que se corresponde con el precio de cada kWh autoconsumido suponiendo que se autoconsumieran el 100% de los 22 kWp proyectados.

Vamos a calcular pues en cuanto se reduce el precio de los kWh autoconsumidos; hemos dicho que la potencia óptima a instalar en el fin de semana seria 5 kW, esto es aproximadamente 1/4 parte ( me vale la aproximación para el ejemplo) de los 22 kW que instalaremos y que consumiremos al 100% durante los días laborables, por lo tanto durante la semana consumiremos 4/4 de la potencia instalada y durante el fin de semana tan sólo 1/4 parte. El dibujo siguiente nos muestra la potencia autoconsumida ( cuadraditos azules) a lo largo de los 7 días de la semana:

Contamos pues 22 cuadraditos de color azul sobre 28 posibles,  esto es que durante la semana vamos autoconsumir 22/28 partes de la potencia instalada, o lo que es los mismo 22/28 de la potencia instalada tendrá una valor de 0,149 €/kWh y 6/28 partes tendrá una retribución de 0,06 €/kWh.

A partir de aquí el cálculo ya es muy simple:

€/kWh autoconsumidos = 22/28 x 0,149 €/kWh + 6/28 x 0,06 €/kWh = 0,13 €/kWh

Por lo tanto ya tenemos la solución al caso, instalamos 22 kWp y suponemos que el 100% de estos kWh se autoconsumen a un precio de 0,13 €/kWh.

En esta gráfica observamos que para un precio de los kWh autoconsumidos de 0,13 €/kWh, no situamos con períodos de retorno alrededor de 7-8 años en función de la producción fotovoltaica.

Este valor de 7-8 años creo que es más que aceptable para un proyecto de autoconsumo, ya que a pesar de sacrificar 1-2 años el período de retorno que obtendríamos si autoconsumieramos el 100% de la potencia instalada, nos asegura una muy buena rentabilidad a la vez que nos permite autoconsumir un porcentaje alto del consumo en este edificio de oficinas. Creo de verdad que es un muy buen punto de equilibrio.

Si alguien quiere mejorar un poco la rentabilidad o período de retorno, siempre puede sacrificar un poco de potencia instalada, a medida que vaya instalando menos potencia, el valor de los kWh autoconsumidos irá creciendo hasta el límite superior de los 0,149 €/kWh que corresponde a la instalación de 5 kWp.

Bufff!!! ¿un poco liado no? ¿ he conseguido explicarlo más o menos bien? Al final creo que es más complicado explicarlo que comprenderlo, en todo caso espero haber sido suficientemente claro en el razonamiento, por si acaso, como siempre os dejo la puerta abierta y quedáis invitados a compartir vuestro punto de vista y debatir al respecto de la «solución» aportada. ¿ Qué habríais hecho en vuestro caso?

Hasta la semana que viene!!!