En los últimos años, la gente se ha vuelto cada vez más ecológica y, por lo tanto, está buscando sistemas alternativos para la producción de electricidad.
Para uso privado (hogares), hay en este momento tres buenas opciones disponibles en el mercado para producir su propia electricidad: paneles solares, molinos de viento (eólicos) y turbinas hidroeléctricas.
Cada sistema energético basado en estas tres alternativas tiene sus pros y sus contras y la elección de uno u otro sistema se basará en la ubicación, el presupuesto y las necesidades específicas del consumidor.
También es perfectamente posible elegir una combinación de los tres sistemas para obtener la ventaja de cada sistema.
Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de estos sistemas:
Sistemas de paneles solares:
Pros
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Relativamente baratos en relación con la cantidad de energía que pueden producir.
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Fácil de instalar y se puede instalar en la mayoría de ubicaciones.
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Requiere poco mantenimiento y tiene una larga vida útil (mínimo 10 años) con poca pérdida de eficiencia.
Contras
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Produce solo electricidad cuando hay luz del día.
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En días nublados y lluviosos la eficiencia es muy baja, muy influenciada por el clima y la temporada.
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Para salvar los períodos con poca producción de energía, el sistema debe sobredimensionarse para almacenar la energía para los momentos con poca o ninguna producción. Almacenar electricidad en baterías es muy costoso y las baterías tienen una vida útil limitada.
Sistemas eólicos:
Pros
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Un molino de viento relativamente pequeño puede producir una gran cantidad de energía cuando hay suficiente viento disponible.
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Produce también electricidad por la noche, cuando los paneles solares no, por lo tanto, pueden ser un buen complemento en combinación con paneles solares.
Contras
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La producción de energía depende de la disponibilidad del viento y, por lo tanto, es muy impredecible y, al igual que con los paneles solares, para salvar los períodos con poco viento, la energía debe almacenarse durante momentos con poca o ninguna producción y necesita grandes grupos de baterías. Almacenar electricidad en baterías es muy costoso y las baterías tienen una vida útil limitada.
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Un molino de viento no se puede colocar en todas partes porque la presencia de árboles, edificios u otras estructuras en las cercanías puede causar un viento irregular y causar una baja eficiencia del molino de viento
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La instalación de un molino de viento alto no es fácil y debe ser realizada por especialistas con experiencia.
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Requiere un mantenimiento regular, lo cual puede ser un problema ya que suelen instalarse en torres o estructuras con una altura importante.
Sistemas de energía hidroeléctrica:
Pros
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La gran ventaja de producir electricidad mediante energía hidroeléctrica es que la turbina puede funcionar día y noche y es casi independiente de las condiciones meteorológicas.
Por tanto, es posible reducir el número de baterías para almacenar la energía producida en comparación con los sistemas de energía solar y eólica. -
El exceso de electricidad se puede utilizar fácilmente para calentar agua.
Contras
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Las turbinas hidráulicas solo se pueden instalar en un lugar donde haya suficiente agua corriente con una cierta diferencia de altura.
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La instalación real de una turbina hidráulica es rápida y sencilla, pero la preparación de la ubicación puede llevar más tiempo que la instalación de un panel solar. En comparación con los paneles solares, la turbina hidráulica necesita más mantenimiento, pero este mantenimiento es fácil y no requiere de un especialista.
De lo anterior queda claro que elegir un sistema energético no es una tarea fácil y la elección depende de muchos factores diferentes.
Puede ser útil hacer una combinación de dos o más sistemas de energía para que se pueda aprovechar las ventajas de cada sistema.
Paneles solares y turbinas hidráulicas, por ejemplo.
En el siguiente capítulo analizamos el costo entre un sistema solar e hidroeléctrico y tenemos en cuenta las siguientes condiciones:
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Costo de inversión durante un período de 10 años
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Un requerimiento de 4800 Wh/día lo que significa un promedio de 200W continuos durante 24h, que es el uso de un hogar pequeño
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Energía independiente durante un período de al menos 2 días sin sol (días nublados y lluviosos)
Sistema energético basado en paneles solares:
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Cuando desee producir 4800 Wh/día con paneles solares, utilizamos la regla general de que necesita al menos 8 veces la cantidad de paneles de energía solar. Esta regla empírica tiene en cuenta que no hay producción de electricidad durante la noche y que durante el invierno los días son mucho más cortos. También se tiene en cuenta que durante los días nublados y lluviosos la capacidad de los paneles está entre el 10 y el 20 por ciento de la potencia máxima teórica del panel. En este caso, multiplicamos 200 Wh x 8 para obtener una potencia de salida de 1600 W. Esto se puede lograr con 6 paneles de 280 Watt .
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Si desea obtener 2 días de autonomía se necesitaría al menos un grupo de baterías de 1108 Ah. ((200 Wh x 48 horas x 80% x (100% - 30% = 70%)) - 3840 W
◦ 4800 Wh/día x 2 días
◦ 80% (eficiencia de carga de la batería)
◦ máximo de descarga de la batería de plomo al 30%
◦ Paneles de 1600 W durante 2 x 8 horas de luz del día con una eficiencia del 15% (3840 W)
◦ Para una batería de 12 V, durante 2 días: 17142 Wh - 3840 Wh = 13302 Wh / 12 Volt = 1108 Ah
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Un paquete 8 baterías de 150 Ah (1200 Ah) podrían cubrir esa demanda.
Cálculo de costo:
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8 baterías de gel: $55.000 c/u (ciclo de vida de 5 años) durante un período de 10 años: $880.000
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6 paneles solares de 280 Watt ($13.000 c/u) + soportes, cables y conectores ($4.000 c/u): $102.000
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Cargador / inversor solar (3.000 W, onda de signo puro, carga PWM logarítmica): $65.000
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Costo total del período de 10 años: $1.047.000 ($104.700 /año o $8.725 /mes)
Observaciones del sistema solar:
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Habrá proveedores de sistemas de paneles solares que afirmen que la eficiencia de los paneles solares es mayor que el factor “8” que usamos en nuestro cálculo y que debemos considerar un factor “6” o menor para hacer los cálculos. “6” Puede ser correcto para el horario de verano (debido a las largas horas de luz), pero en invierno, cuando hay menos luz de día, un factor 8 es más realista. Necesita un sistema energético fiable durante todo el año, no solo en verano, por lo que creemos que es más realista utilizar el factor “8”.
- El mayor costo en un sistema de energía con paneles solares son las baterías y, por lo tanto, muchos proveedores que ofrecen sistemas de energía completos con paneles solares intentarán bajar el precio ofreciendo un paquete de baterías que de hecho es demasiado pequeño para la unidad. Durante los días nublados y lluviosos, las baterías se descargarán mucho y esto acortará mucho el ciclo de vida de las baterías.
Sistema energético basado en turbina hidráulica:
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Cuando desee producir 4800 Wh / día con nuestra turbina hidráulica, necesitará un desnivel mínimo de 1,6 metros y un caudal de aproximadamente 25 litros / segundo. Esto le dará aproximadamente una potencia constante de 200 Wh.
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Dado que producimos electricidad continuamente con la turbina hidráulica, no es necesario instalar un paquete de baterías grande. En teoría, un paquete de baterías de 2 x 200 Ah debería ser suficiente. Para poder absorber fácilmente los picos de consumo (lavadora por ejemplo) sin sobrecargar las baterías, proponemos instalar 4 baterías de 150 Ah en este caso.
Cálculo de costo:
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4 baterías de gel: $55.000 c/u (ciclo de vida de 5 años) durante 10 períodos posteriores: $440.000
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Turbina hidráulica: $130.000.
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Infraestructura para turbina hidráulica (tuberías de suministro de agua $25.000, filtro de entrada $15.000, tubería de escape de agua para turbina $8.000. Estos costos pueden variar según el lugar donde se instale la turbina (longitud de tuberías, cables, altura, etc.)
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Divertor con carga PWM logarítmica para la batería: $35.000
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Resistencia de calentamiento de agua: $8.000
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Inversor (3000 W, onda sinusoidal pura): $50.000
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Costo de mantenimiento (rodamientos, filtros) $20.000 durante un período de 10 años.
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Costo total del período de 10 años: $731.000 ($73.100 / año o $6.091 / mes)
Observaciones del sistema hidráulico:
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El costo total real de 10 años será incluso menor porque el ciclo de vida de las baterías en el sistema hidráulico probablemente será superior a 5 años. Las baterías casi nunca se descargarán por más del 20% o 30% porque hay una producción continua de electricidad.
- En caso de que la diferencia de altura sea superior a 1,6 metros, la misma turbina producirá más electricidad. (Por ejemplo, una caída de 2,2 metros producirá aproximadamente 250 Wh con la misma turbina). También existe la posibilidad cuando hay suficiente agua para agregar otra turbina hidráulica y duplicar la producción.
- Dado que el exceso de electricidad se desviará a una resistencia que calienta el agua, también se puede reducir el costo de calentar el agua para uso doméstico.
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Una extensión económica y rentable del sistema hidráulico es agregar algunos paneles solares. En este caso, tiene la ventaja de los dos sistemas sin las desventajas. La sobreproducción de electricidad producida durante los días soleados por los paneles solares también se desviará automáticamente para calentar agua. En los sistemas de energía solo de panel solar, esta energía sobreproducida no se está utilizando.