Cómo Desconectar tu Vivienda de la Red Eléctrica

Cómo desconectar tu vivienda de la red eléctrica
Una instalación típica de energía solar fotovoltaica requiere de acceso privado al techo y de un gran presupuesto. Sin embargo, ¿no sería posible sortear estos obstáculos, instalando pequeños paneles solares en las repisas de las ventanas y en los balcones, conectándolos a una red de distribución de corriente continua (CC) directa de baja tensión? Para probar esta teoría, decidí alimentar con energía solar la oficina de Low-tech Magazine en casa, y escribir mis artículos desconectado de la red eléctrica.

Imagen: La oficina de Low-tech Magazine funciona con energía solar.


En estos últimos años, los paneles solares son más baratos y eficientes, si bien aún están lejos de convertirse en una solución global, incluso en las regiones más soleadas. Una de las razones es que la instalación típica fotovoltaica (PV) aún se escapa del presupuesto de muchas personas. El presupuesto medio para una instalación completa fotovoltaica, de 5kW y uso residencial, oscilaba en 2014 entre 11.000 dólares en Alemania a los 16.450 dólares en EE.UU. [1, 2] Aproximadamente la mitad de esos costes cubren los gastos de instalación. [3]

El segundo obstáculo con la energía solar es que no todo el mundo vive en una vivienda unifamiliar, con acceso privado a la azotea. Todos aquellos que viven en edificios de viviendas tienen pocas posibilidades de aprovechar la energía solar con un sistema convencional montado en el techo. Además, en un edificio de viviendas, el techo se cubriría de paneles solares mucho antes de satisfacer la demanda eléctrica de todos los residentes, un problema que aumenta mientras más plantas tenga el edificio. Por último, la instalación solar típica puede convertirse en algo problemático si vives en régimen de alquiler, ya sea casa o piso.

En mi caso particular, se dan todos y cada uno de estos obstáculos: vivo en un piso de alquiler y no cuento con el presupuesto necesario para instalar un sistema solar convencional. Sin embargo, recibo muchas horas sol. Mi apartamento está situado cerca de Barcelona en España, una ciudad que cuenta con una radiación solar media de casi 1700 kWh/m2/año. Además, la vivienda de 60 m2 tiene un balcón y todas sus ventanas orientadas al sur/suroeste y no queda oculta por la sombra de árboles u otros edificios.

vista desde mi oficinaImagen: Vista desde mi oficina.

Estas condiciones me permiten pasar los inviernos sin un sistema de calefacción, gracias al calor solar y a la ropa interior térmica. Una caldera solar, que instaló el propietario, suministra agua caliente. La ropa se seca en el balcón.

Mientras experimentaba con paneles solares para un proyecto de arte, se me ocurrió una idea: con el sol como fuente de alimentación de gran parte de mi espacio vital, ¿no sería posible aprovechar también la energía solar del balcón y de las repisas de las ventanas, y convertir mi vivienda en un espacio desconectado de la red eléctrica? Tal instalación fotovoltaica resolvería mis problemas:

  • No necesito acceder al tejado
  • Puedo hacer la instalación yo mismo, lo cual es mucho más barato
  • Puedo transportar la instalación solar a otro sitio en caso de mudanza

Obviamente, la gran pregunta es si un sistema solar tan poco convencional podría suministrar o no la electricidad necesaria. Como primer experimento, decidí abastecer mi oficina de 10 m2 con la energía de los paneles solares, instalados en las repisas de las ventanas, que suman una longitud total de 2,8 metros entre la ventana de la oficina y la habitación adyacente.

Oficina doméstica con energía solar

La ventana de mi oficina es bastante pequeña (1,5 m., la mitad de una pared). Sin embargo, el dormitorio en la habitación adyacente no requiere energía, ya que desde hace años está alumbrado con tres lámparas IKEA SUNNAN. En consecuencia, la repisa de esa ventana queda a total disposición para proporcionar energía a la oficina.

El espacio total es suficiente para instalar 5 paneles solares de 10 W cada uno, que suministran una potencia máxima de energía solar de 50 vatios. El balcón servirá para suministrar energía al resto de la vivienda, y daré cuenta de ello en el segundo proyecto al final del artículo.

oficina domestica con energie solar

¿Se puede alimentar una oficina doméstica con paneles solares de 50 vatios en horas punta y 150 Wh de almacenaje de energía?

Al ubicarse en las repisas de las ventanas, los paneles quedan en la sombra del propio edificio por las mañanas. Reciben luz directa del sol aproximadamente desde las 10 de la mañana hasta las 5 de la tarde en pleno invierno (un total de 7 horas), y desde la 1 de la tarde hasta las 9 de la tarde, aproximadamente, en pleno verano (un total de 8 horas). La producción máxima de energía es por consiguiente de unos 400 Wh al día.

Los paneles solares están conectados en paralelo, y acoplados a un regulador de carga solar y a baterías de plomo ácido de 550 Wh. Suponiéndoles una Profundidad de Descarga (DoD) del 33% y una eficiencia de la batería de ida y vuelta del 80%, esto proporciona un almacenamiento máximo de energía de aproximadamente 150 Wh.

Ahora, fijémonos en el consumo energético en la oficina de mi casa, antes de que fuese abastecida por energía solar. Me siento aquí a trabajar la mayoría de días, ya sea para investigar, escribir, o reparar y construir cosas. Los dispositivos que habitualmente consumen electricidad son:

  • Un ordenador portátil, con una potencia media de unos 20 W
  • Una pantalla de ordenador externa, que emplea 16,5 W de energía
  • Dos lámparas fluorescentes compactas (20W y 12W) y una lámpara LED (3W).

El uso de energía en la oficina de mi casa

Este consumo suma 35 W de potencia durante el día (con sólo el portátil y la pantalla en uso) y 70 W después de la puesta de sol (ordenador portátil, pantalla, luces). Suelo trabajar por la mañana y por la noche, más o menos de 10 a 2 de la tarde y de 8 a 1 de la madrugada. Por la tarde, hago otras cosas o trabajo en la biblioteca municipal.

El consumo total de electricidad en mi oficina es, por tanto, de 500 Wh / día (como promedio), con poca variación entre invierno y verano. En días nublados también utilizo luces por la mañana, lo que puede aumentar el uso de energía a 640 Wh / día. También hay algunos dispositivos que ocasionalmente necesitan energía:

  • Una impresora láser, que necesita 4 Wh para ponerse en marcha e imprimir ocho páginas. Esto equivaldría a utilizar mi lámpara de escritorio (5 W) durante más de 45 minutos
  • Un par de altavoces de PC (1,5 W)
  • Tres luces de bicicleta USB (1,4 W cada carga)
  • Un ventilador, que emplea entre 30-40 W de potencia
  • Un teléfono móvil (rudimentario), cuya carga completa presenta una autonomía de varias semanas

panel solar en la repisa de la ventana

Obviamente, mi instalación solar fotovoltaica no genera suficiente energía para alimentar el consumo total en la oficina. Mientras que el uso normal de electricidad es de al menos 500 Wh en un día de trabajo de 9 horas, las repisas de las ventanas proporcionan un máximo de 400 Wh / día. En días de cielo cubierto, la producción de energía puede oscilar a la baja entre 40 y 200 Wh / día, dependiendo de la densidad de las nubes. Además, el almacenamiento de energía es de tan sólo 150 Wh en circunstancias ideales, y el mayor consumo energético (350 Wh) se da tras la puesta de sol.

Y a pesar de todo aquí estoy, tecleando este artículo con un ordenador portátil alimentado por energía solar, en una habitación iluminada por energía solar. ¿Cómo es posible? Siguiendo estas estrategias:

  1. Maximizando la producción de energía solar, inclinando los paneles según la posición del sol en cada estación.
  2. Minimizando el consumo energético, instalando una red de corriente continua (CC) de baja tensión y utilizando aparatos de corriente continua.
  3. Obligándose a reducir la demanda de energía aquellos días oscuros, manteniéndose desconectado de la red de suministro eléctrico.

A continuación, atenderemos estos puntos con más detalle. Mi sistema solar ha estado en funcionamiento desde noviembre de 2015; al principio sólo con dos paneles de 10 W, pero al comenzar la primavera se añadieron otros tres paneles.

1. Ajustar la inclinación de los paneles solares

Los paneles solares montados en el techo normalmente tienen un ángulo fijo en relación al sol. Debido a que la elevación del sol varía durante el año, un ángulo fijo supone siempre un compromiso. Los paneles instalados en posición horizontal sobre un techo plano están relativamente bien posicionados para la producción de energía en verano, pero mucho menos para su uso en invierno.

Por otro lado, los paneles solares inclinados funcionan mucho mejor en invierno, pero no tan bien en verano. En techos inclinados o tejados, el ángulo de los paneles está a menudo determinado por el ángulo de la cubierta, que no necesariamente debe coincidir con el mejor ángulo para aprovechar la energía del sol.

Ajustar el ángulo del panel solar dependiendo de la estación del año puede aumentar significativamente la producción de energía en invierno. En diciembre, un panel fotovoltaico en Barcelona, inclinado de manera óptima hacia el sol de invierno, puede triplicar la producción de electricidad en comparación a un panel colocado horizontalmente.

Ya que la ventaja es mucho menor en otras estaciones del año, la media anual de producción de energía se incrementa en algo menos del 10%. Sin embargo, la inclinación de los paneles es la clave para recolectar suficiente energía solar durante los meses de invierno, cuando la escasez de energía solar es más probable.

Un panel fotovoltaico que está inclinado de manera óptima hacia el sol de invierno puede triplicar la producción de energía en comparación con un panel colocado horizontalmente

panel solar por ventana

panel solar por ventana 2

Ajustar el ángulo de un panel solar en la repisa de una ventana es tan fácil como regar las plantas

En el caso de una instalación fotovoltaica en el balcón o en la repisa de una ventana, ajustar el ángulo de los paneles solares es tan sencillo como regar las plantas. Aunque se puede hacer pequeños ajustes cada hora, día o mes, adaptar el ángulo de dos a cuatro veces al año es más que suficiente.

Hay otra ventaja de tener los paneles solares tan al alcance de la mano: pueden limpiarse regularmente. Los paneles solares montados en el techo rara vez se limpian ya que el techo no suele ser de fácil acceso. Se asume que las pérdidas por el polvo y la suciedad están en torno al 1% de la energía generada, pero en regiones secas y polvorientas, así como en zonas con mucho tráfico, puede ser de hasta un 4-6% si no se realiza un lavado regularmente. [4]

Obviamente, es crucial que los paneles no se caigan de la repisa de la ventana, pase lo que pase. Los alféizares de las ventanas difieren en formas y tamaños, por lo que la estructura de soporte debe hacerse a medida. En el alféizar de mi ventana, tengo una barra fija de metal que protege los tiestos de las plantas, y eso me permite bloquear los paneles solares en su sitio de forma segura.

Supongo que tengo suerte de tener estas barras en las ventanas, pero también muestra cómo los pequeños cambios en el diseño pueden marcar la diferencia. Como medida adicional de seguridad, he puesto en la base de madera de cada panel algunas piedras pesadas.

Al añadir un mecanismo para variar la inclinación de los paneles el diseño se complica, porque la parte móvil debe ser tan resistente como la base. Después de algunos intentos fallidos, he encontrado un mecanismo que parece funcionar, usando barras viejas de Mecano (2-3 capas gruesas con tuercas y tornillos más grandes). Una barra está conectada a la base de la estructura, mientras que otra se conecta a la tabla de madera que lleva el panel. Ambas barras se conectan entre sí hacia la mitad. Al aflojar esta conexión es posible ajustar la longitud de los soportes, y por tanto el ángulo de los paneles solares.

¿Ventanas solares fotovoltaicas?

Algunos lectores podrían considerar que esta aproximación está cerca de quedar obsoleta, ya que varias compañías están trabajando en ventanas de energía solar fotovoltaica: cristales que también funcionan como generadores de electricidad. Sin embargo, esta tecnología no funcionaría tan bien como los paneles solares ajustables en los marcos de las ventanas, por diversos motivos.

paneles solares en la ventanaImagen: Los paneles a la izquierda están inclinados en una posición óptima para la primavera, los dos paneles a la derecha están todavía en posición de invierno.

En primer lugar, las ventanas solares fotovoltaicas están la mayoría de las veces en posición vertical, que no es un ángulo eficiente para generar energía solar –la energía que genera es unas tres veces inferior a la de los paneles horizontales. [5] En segundo lugar, en verano sería imposible abrir las ventanas o bajar las persianas, por lo que mi oficina se sobrecalentaría fácilmente, y haría necesario disponer de aire acondicionado.

Por otro lado, mi instalación de energía solar fotovoltaica puede producir energía cuando las persianas están cerradas, y las ventanas abiertas. Además, una ventana con panel solar integrado no puede transportarse en caso de mudanza, mientras que mi sistema es totalmente móvil.

2. Optar por un sistema de CC de baja tensión

El típico sistema fotovoltaico convierte la electricidad de la corriente continua (CC) que producen los paneles en corriente alterna (CA), para así hacerlo compatible con el sistema de distribución de CA de un edificio. Debido a que muchos aparatos modernos operan internamente por CC, la electricidad por CA es luego convertida de nuevo en CC. La conversión CC / CA se realiza mediante un inversor, que se encuentra entre el regulador de carga solar y la carga. La segunda conversión tiene lugar en el adaptador CA / CC (externo o interno) de los dispositivos que están en uso.

El problema con esta doble conversión de energía es que genera pérdidas sustanciales. Esto es especialmente cierto si se trata de dispositivos de estado sólido, como luces LED y ordenadores, donde las pérdidas combinadas de la conversión CC / CA /CC ascienden a una cantidad aproximada del 30%. Debido a que son los dispositivos que también consumen la mayor parte de carga en la oficina de casa, tiene mucho sentido evitar estas pérdidas, creando en su lugar un sistema de CC de baja tensión.

sistema solar cc de baja tension

La elección de un sistema de CC de baja tensión aumenta la eficiencia energética en un 40%

Como en un barco o en una caravana, la electricidad de 12 V CC de mis paneles solares se utiliza directamente en aparatos de 12 V CC, o bien se almacena en baterías de 12 V CC. Si los paneles solares generan una potencia de salida máxima de 50 W, los dispositivos dispondrán de 50 W. Cuando se trata de la alimentación de la batería, la carga y la descarga de la batería añade un 20% de pérdida de energía, lo que disminuye a 40 W la potencia disponible para los aparatos.

Por otro lado, en una instalación de energía solar fotovoltaica típica, en la que tiene lugar una conversión de energía CC / CA / CC, los dispositivos sólo dispondrán de 35 W, y el resto se pierde en forma de calor durante la conversión de energía. Si se utiliza el almacenamiento de una batería de plomo ácido en un sistema de este tipo, solamente se mantiene 28 W de energía. En definitiva, en este caso concreto, la elección de un sistema de CC multiplica la producción de energía en 1,4 veces.

Optar por un sistema de CC ahorra no sólo energía sino también costes y espacio. Se necesitan menos paneles solares y no hay necesidad de comprar un inversor de CC / CA, que es un dispositivo caro que necesita reemplazarse al menos una vez durante la vida útil de un sistema solar. Lo más importante, uno mismo puede construir su propio sistema de CC de energía solar, incluso alguien tan torpe como yo. Una red de CC de baja tensión (hasta 24 V) es seguro de manipular, ya que no conlleva ningún riesgo de descarga eléctrica. [6] Sumando los gastos en total, conseguí desconectar mi oficina de la red de suministro eléctrico por menos de 400 euros.

Dónde encontrar dispositivos de CC

El montaje de un sistema de CC implica el uso de dispositivos compatibles con CC. Sin embargo, gracias a que muchos aparatos hoy día operan internamente con CC, no es necesario comprar todo de nuevo. Para adaptar la iluminación en mi oficina, simplemente corté los enchufes de red de los cables de alimentación, los reemplacé por enchufes compatibles con CC, que se acoplan perfectamente a mi regulador de carga solar, y finalmente sustituí las bombillas de luz por bombillas LED de 12 V.

Para poner en marcha el ordenador portátil con CC, reemplacé el adaptador de corriente por un cable de alimentación compatible con CC, disponible para su uso en automóviles. Estos cables de alimentación pueden adquirirse para cualquier modelo de ordenador portátil que puedas imaginar.

lampara solar 3w corriente continua CC baja tensionMi lámpara de 3 W de CC

ordenador portatil con cable alimentacion de ccMi ordenador portátil con cable de alimentación de CC

Otros dispositivos son más difíciles de adaptar, puesto que el adaptador CA / CC está situado en el interior del aparato en sí. Por ejemplo, todavía no he descubierto cómo convertir la pantalla de ordenador externa para que opere directamente por corriente continua.

Hay electrodomésticos que no pueden convertirse, pero suelen estar disponibles en una versión de CC de 12 V. Algunos ejemplos son los frigoríficos, las ollas de cocción lenta, los televisores, los compresores de aire, o las herramientas eléctricas. Estos dispositivos pueden ser más caros que sus homólogos en CA, ya que se producen en cantidades muy inferiores. Los frigoríficos de CC tienen un precio muy elevado porque utilizan aislamiento al vacío. Aunque tendría sentido en una caravana o un velero por la restricción de espacio, se trata de un coste innecesario en un edificio común.

El receptáculo del encendedor de cigarrillos en los automóviles, inicialmente diseñado para alimentar un encendedor de cigarrillos eléctrico, hace década que se ha convertido en el conector estándar de CC. Más recientemente, se ha unido otro sistema de distribución de CC de baja tensión, el conector USB. Los cables USB operan con 5 V de CC y pueden transferir tanto datos como energía. Muchos productos de electrónica de consumo tienen este tipo de alimentación.

Actualmente, estos dispositivos se cargan en el puerto USB de un ordenador portátil o de sobremesa, pero también podrían conectarse directamente a un sistema de energía solar fotovoltaica. Mientras que el cable USB estándar lleva una potencia máxima de sólo de 10 W, el estándar del nuevo USB-PD tiene capacidad para aparatos con un consumo de energía de hasta 100 W.

Días nublados

Al decantarme por un sistema de CC, he reducido considerablemente el consumo de energía en mi oficina. El consumo de mi portátil ha disminuido en un 20%. Al cambiar las lámparas a LEDs de CC directa, he reducido a la mitad el uso de energía en iluminación, de 35 W a 16 W de potencia.

Basándome en un día de trabajo de 9 horas, descrito anteriormente, el consumo diario de energía de los dispositivos que regularmente utilizo en mi oficina ha bajado de 500 a 350 Wh/día. Esto hace que el promedio de uso de energía esté por debajo de la producción de energía en días soleados (400 Wh), que son muchos en el lugar donde vivo.

En realidad, la pantalla de ordenador externa y la impresora láser todavía funcionan con la red eléctrica. El consumo energético de 350 Wh mencionado arriba incluye el uso hipotético de una pantalla externa con CC (ahorrando un 15% de energía en comparación a la versión de CA), pero no el uso de energía de la impresora. A pesar de eso, en días soleados el excedente de electricidad es significativo, por lo que también podríautilizar la pantalla externa y la impresora. Incluso en días parcialmente nublados la energía es abundante.

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En días soleados o parcialmente nublados, tengo más que suficiente electricidad. En días más nublados, tengo que reducir la demanda de energía

No obstante, el uso de energía sigue siendo demasiado elevado en días nublados, cuando la producción de energía oscila entre 40 y 200 Wh al día. Obviamente, añadiendo más paneles solares y baterías resolvería el problema, pero ese no es el camino a seguir ya que el sistema de energía solar fotovoltaico sería más caro, menos práctico y menos sostenible.

Para garantizar una electricidad de 350 Wh al día durante tres días consecutivos muy nublados y en diciembre (el peor escenario de tan sólo 40 Wh de producción energética al día), tendría que incrementar la capacidad de la energía solar cuatro veces, de una capacidad máxima de 50 a 200 W, y disponer de cinco veces más baterías.

Aunque sería posible una instalación de 200 W en la repisa de las ventanas, en tal caso los paneles solares frenarían la luz solar y calentarían el interior de las habitaciones, lo cual sería contraproducente. Asimismo, la producción de electricidad sería excesiva durante la mayor parte del año.

3. Ajustar la demanda de energía para abastecer el suministro disponible

El regulador de carga solar y la mitad de la batería de almacenamiento de mi oficina en casaEl regulador de carga solar y la mitad de la batería de almacenamiento de mi oficina en casa.

Hay otra opción para hacer que los números cuadren si no hay suficiente sol disponible, y esta es el consumo de menos energía. Sugerir una reducción en el consumo energético es bastante controvertido, pero sorprendentemente hay muchísimas maneras de reducirlo, sin necesidad de tener que volver a la máquina de escribir y a las velas. Algunas posibilidades para la oficina de mi casa son:

Hay muchísimas maneras de reducir el consumo de energía, sin necesidad de volver a la máquina de escribir y a las velas

  • Podría instalar una segunda mesa de trabajo justo al lado de la ventana. De esta manera, evitamos el uso de luz artificial los días oscuros de invierno, lo que supone un ahorro de al menos otros 40 Wh en aquellos días en que la producción de electricidad está en su punto más bajo.
  • Podría utilizar menos luces por la noche los días de baja energía solar. La mayor parte del año, dispongo de suficiente energía para encender todas las luces de la habitación. Sin embargo, la mayoría de los días me apaño con sólo dos lámparas, y si es necesario podría utilizar una única lámpara de 5 W o incluso de 3 W. Cuando la producción solar está en su punto más bajo, aún puedo obtener más de 13 horas de luz. Nunca tendré que pasar una noche en la oscuridad.
  • Podría cambiar las cargas hacia las tardes de sol. Incluso en invierno, las baterías pueden estar completamente cargadas a las 2 o 3 de la tarde en días soleados. Al añadir una carga extra al sistema en estos periodos, se aprovecha la energía solar que de otra manera sería desaprovechada. Así es como puedo cargar las luces de la bicicleta, la cámara digital o el teléfono, o cuando puedo usar la plancha de soldadura de 12 V (mi única herramienta eléctrica) o la impresora. En verano puedo utilizar el excedente de energía para alimentar dos pequeños ventiladores USB, y por supuesto, es cuando más los necesito.
  • Podría cambiar mi horario de trabajo. Si pudiera organizar mi trabajo entre las 9 de la mañana y las 6 de la tarde en vez de hacerlo por las mañanas y por las noches, ahorraría el doble de energía. No necesitaría más iluminación, excepto una hora aproximadamente en invierno (lo que ahorra de 70 a 80 Wh/día). En segundo lugar, utilizaría más electricidad mientras esta se está generando, evitando un 20% de carga de batería y descargando las pérdidas mientras utilizo el ordenador portátil por la noche y por la mañana (lo que ahorra otros 30 Wh). Adaptar mis horas de trabajo reduciría el consumo diario de electricidad unos 125 Wh aproximadamente, es decir, algo menos de la mitad de producción máxima de energía. Por otra parte, toda la capacidad de la batería estaría disponible para aquellos días nublados, al no producirse un consumo energético nocturno.
  • Podría adaptar el trabajo de ordenador a las condiciones solares. Hay una diferencia notable entre el consumo energético de un portátil al escribir (15 W) y al navegar por la web (aproximadamente 25 W). En otras palabras, puedo trabajar casi el doble de tiempo cuando estoy escribiendo, lo que podría hacer en caso de baja disponibilidad de energía.
  • Podría deshacerme de la pantalla de ordenador externa. Aunque es muy útil para según qué tareas, al disponer de una pantalla para escribir y otra para leer, muchas veces es un gasto de energía no del todo necesario. Deshacerme de la pantalla externa supondría un ahorro de otros 150 Wh al día. Sin embargo, probablemente se incrementaría el uso de la impresora, por lo que no está claro si realmente supone un ahorro de energía.
  • Durante los días consecutivos con cielos muy tapados, podría tomar medidas más drásticas, como trabajar en la biblioteca municipal, o no trabajar nada. O podría dedicarme durante el día a tareas que no requieran de ningún consumo de energía, como leer libros y tomar notas a mano. Esto comportaría ventajas extra; puede resultar refrescante para desconectar y concentrarse en algo a la vieja usanza. Salir por la noche es una manera divertida y fácil de mantener el nivel de energía lo suficientemente alto durante rachas de mal tiempo.
  • Podría construir un generador accionado por pedales para aquellos días nublados en los que realmente necesitase más electricidad. Estrictamente hablando, esto no es una reducción de la demanda de energía, pero por supuesto que implica un esfuerzo por mi parte. Pedaleando una hora u hora y media, generaría aproximadamente 100 Wh de electricidad, lo cual me permitiría trabajar en el ordenador de 3 a 5 horas, o bien utilizar la luz led de 5W toda la noche.

mi barometroMi barómetro.

Con un ojo puesto en el barómetro, y siendo algo flexibles, no es tan difícil planificar el trabajo a partir de las condiciones meteorológicas. Sin embargo, hasta ahora me las he ido arreglando para sacar ventaja de estas oportunidades sobre todo en lo que se refiere a la iluminación, y no tanto en el uso del ordenador. Esto no tiene nada que ver con que el uso del ordenador permita menos flexibilidad que el de la iluminación. Más bien, es una consecuencia de cómo está construido el sistema.

Este hecho quedó claro por la forma bastante chapucera en que configuré mi experimento. Obviamente, quería probar la instalación en pleno invierno antes de escribir sobre ella, pero a esa altura sólo tenía dos paneles solares. En consecuencia, primero probé la oficina de casa, haciendo funcionar el ordenador portátil con energía solar durante dos semanas (mientras que las luces estaban conectadas a la red eléctrica convencional), y después a la inversa, dos semanas de funcionamiento con energía solar de las luces (y el ordenador con red eléctrica).

Los avances en tecnologías de eficiencia energética aumentarán constantemente las posibilidades de mi sistema desconectado de la red, sin riesgos a efectos rebotes

Los resultaron en ambos periodos de dos semana fueron notablemente diferentes. Con el ordenador, siempre podía recurrir a la red de suministro, simplemente cambiando el cable de alimentación. En consecuencia, no hubo factores externos que me obligasen a cambiar mi forma de trabajar con el fin de mantenerme dentro de los límites del presupuesto energético en un día de poca luz. En cuanto a la iluminación, sin embargo, era imposible recurrir a la red eléctrica. Tuve que cortar los cables de alimentación de todas las lámparas para hacerlas compatibles con la red de 12V CC, lo que significa que ya no podía conectarlas más a la red eléctrica de CA.

Durante los periodos de baja alimentación, no tuve más opción que disminuir la demanda de energía en iluminación, y eso es exactamente lo que hice, debo decir que sin demasiado esfuerzo. Rápidamente, hice un escritorio extra bajo la ventana para evitar el uso de luz artificial por las mañanas; apagaba las luces sin falta en cuanto salía del cuarto, y cuando era necesario trabajé con una bombilla de 5 W o incluso una de 3 W.

Siete meses después, me he acostumbrado totalmente a adaptar los niveles de iluminación a la energía solar disponible. Por otro lado, sigo enchufando el ordenador portátil a la red si la energía está baja. ¿Por qué? Porque puedo. [7]

El nuevo escritorio bajo la ventanaEl nuevo escritorio bajo la ventana

Por lo tanto, desconectarse de la red parece ser la clave para disminuir considerablemente la demanda de energía. [8] Tener un suministro de energía limitado también fomenta el uso de tecnología energética más eficiente. Por ejemplo, el ahorro de energía que supuso el reemplazo de las lámparas LFC por LED podría también haberse logrado sin construir un sistema de energía solar fotovoltaica.

Si no pudiese recurrir a la red de suministro eléctrico, probablemente tendría un portátil de energía más eficiente. [9] En el futuro, podría cambiar la batería a una de iones de litio, que comporta menos pérdidas que las de plomo-ácido. Invertir en tecnología energética más eficiente permitiría que utilizase el ordenador y las luces durante más tiempo con el mismo número de paneles solares. Al tener un suministro de energía limitado, no hay riesgo de efectos rebote que nieguen estos beneficios.

Construir múltiples sistemas de energía solar fotovoltaica

Como se mencionó al principio del artículo, alimentar con energía solar el consumo de oficina es sólo el primer paso hacia una total conversión a la energía solar en mi vivienda, y desconectarme de la red eléctrica por completo. El segundo proyecto será la instalación de un sistema solar en el balcón, que tiene 6 metros de largo y está en la sala de estar y cocina (abierta). Deberá proporcionar energía suficiente para alimentar las luces, el equipo estéreo, el router inalámbrico, el ordenador fuera de la oficina, y todos los electrodomésticos de la cocina.

El sistema eléctrico del dormitorio

Este segundo experimento supone un mayor desafío por dos razones. La primera es que la sala de estar y la cocina también será utilizada por la segunda persona que vive en esta casa, que hará que sea más complicado administrar el consumo energético. La segunda, y aunque no tenemos tostadora, cafetera o microondas, es que la cocina eléctrica de fogones es un electrodoméstico de alto consumo energético.

Debido a que el funcionamiento con un sistema solar fotovoltaico de la cocina eléctrica emplearía demasiados paneles solares y baterías, el plan es reemplazarlo por alternativas que no sean eléctricas: uno o dos fogones solares, una cocina sin fogón, y una estufa cohete para el café de la mañana. Al emplear el calor directo del sol, podemos hacer un uso mucho más eficiente del espacio en el balcón. Otro plan es construir un sistema de almacenaje de los alimentos que permite mantener la mayoría de ellos fuera de la nevera, limitando el uso de este electrodoméstico de alto consumo energético tanto como sea posible, o eliminándolo por completo.

El sistema de energía solar fotovoltaico del balcón será totalmente independiente del sistema solar fotovoltaico de la repisa de las ventanas

El sistema solar fotovoltaico del balcón será totalmente independiente del sistema solar fotovoltaico de las repisas de las ventanas. Este enfoque cuenta con varias ventajas. Las pérdidas de energía del cable son relativamente elevadas en una red de CC de baja tensión. Configurar varios sistemas independientes limita en gran medida la longitud (y el lío) de cable. En segundo lugar, instalar sistemas independientes permite una alimentación total que sobrepasa los 150 vatios –que es el límite de seguridad para un sistema de CC de 12 V. En tercer lugar, tener múltiples sistemas hace que sea posible empezar poco a poco y gradualmente ampliar el sistema. Así evitamos asumir grandes costes desde el inicio, y permite aprender de los errores que van cometiéndose.

Aprender de los errores

De hecho, uno de esos errores fue lo que me llevó a decidir instalar dos sistemas separados, incluso en la oficina de mi casa -relativamente pequeña- de 10 m2. Los dos paneles solares frente a la oficina están conectados a la mitad de las baterías (para alimentar las luces), mientras que los tres paneles del cuarto contiguo están conectados a otra mitad (para el consumo del portátil).

Eso es porque yo provoqué un corto-circuito en mi primer controlador de carga solar, y tuve que comprar otro mientras el primero se reparaba. La alternativa era estar sin luces durante semanas. Por tanto, la ventaja definitiva de los múltiples sistemas es una mayor fiabilidad: si un sistema falla, todavía tendremos electricidad.

energie solar en el balcon
Si el segundo experimento tiene éxito, y por supuesto está por ver, el plan es rescindir el contrato con nuestro proveedor de energía, que debe renovarse en diciembre. Obviamente, sería útil mantener conexión a la red, pero hay dos razones importantes para no hacerlo. La primera ha sido descrita más arriba: desconectarse de la red da rienda suelta a la creatividad y a la voluntad de reducir la demanda de energía.

La segunda razón es que instalar un sistema solar y conectarlo a la red es, económicamente, una desventaja. Al menos aquí en España, más de dos tercios de la factura de la luz se compone de costes fijos. Incluso si consumiésemos mucha menos energía de la red eléctrica a causa del sistema solar, la factura se mantendría más o menos igual.

Si el segundo experimento tiene éxito, y por supuesto esto está aún por ver, el plan es suspender el contrato con nuestro proveedor de energía

Algunos desafíos importantes siguen existiendo, especialmente la lavadora, el baño y la impresora láser. El problema con la lavadora y el baño es que están en el lado norte del edificio, lejos de los paneles solares. Podríamos ir a la lavandería, pero no hay ninguna en nuestra población. Una lavadora accionada a pedal requiere de un espacio que no tenemos.

La impresora láser podría funcionar con un inversor, que también sería útil para alimentar ocasionalmente cualquier otro dispositivo que no funcionase con corriente continua de 12 V. Sin embargo, sería necesario un inversor relativamente grande y caro, ya que la potencia de arranque de la impresora es superior a los 400 W. Por suerte, esto lo descubrí antes de freír otro costoso aparato.

Antes de empezar

Hay algunos aspectos a considerar antes de decidirse a instalar un sistema de energía solar fotovoltaica de baja tecnología:

  • Necesitarás suficientes horas de sol. Los paneles solares en balcones y repisas de ventanas no funcionan en todas partes. Un sistema similar al mío, pero 1000 km más al norte, producirían como media únicamente la mitad de la electricidad, con una diferencia mucho mayor entre invierno y verano.
  • Necesitarás la exposición correcta. Incluso en un clima soleado, no es posible el abastecimiento de energía solar si los balcones o las ventanas están orientados al norte, al noroeste o el noreste. La sombra de otros edificios o de árboles también puede echar al traste tus planes. Necesitas como mínimo unas 4 horas de sol directo en los paneles cada día.
  • Deberás estar preparado para reducir tu consumo de energía. Pocos habitantes de apartamentos tendrán suficiente espacio disponible para generar suficiente energía solar para un estilo de vida de alto consumo energético.
  • Puede que sea imposible cerrar algunas ventanas completamente. Los cables de los paneles solares entran en mi vivienda a través de una rendija abierta en la ventana corredera de mi oficina. En invierno cubro esta cavidad con corcho. No uso calefacción así que no hay pérdida de energía, aunque esto podría ser problemático en otras circunstancias. Probablemente no esté permitido hacer agujeros en ventanas o paredes si la vivienda está alquilada.
  • Pasarse a la energía solar en tu vivienda no hará que seas ‘100% sostenible’. Para producir los paneles solares y las baterías se utilizan combustibles fósiles. La electricidad que produzco es probablemente más intensivo en dióxido de carbono por kWh que la de la red eléctrica española, sobre todo porque mis paneles y baterías están fabricados en China. La única razón que hace mi sistema más sostenible al uso de la red eléctrica es porque te obliga a reducir considerablemente el consumo de electricidad.

Kris De Decker. Traducido por José Vera.

Notas & Fuentes:

[1] Renewable Power Generation Costs in 2014 (PDF), International Renewable Energy Agency (IRENA), 01/2015

[2] Photovoltaic System Pricing Trends: Historical, Recent, and Near-Term Projections (PDF), 2014 Edition, SunShot, U.S. Departmennt of Energy, 09/2014

[3] Soft costs account for most of PV residential installation costs, PV Magazine, 12/2013

[4] Spain’s Photovoltaic Revolution: The Energy Return on Investment (Springer Briefs in Energy), Pedro A. Prieto & Charles A. Hall, 2013

[5] Power Density: A Key to Understanding Energy Sources and Uses (MIT Press), Vaclav Smil, 2015

[6] Siempre que el consumo total de energía esté por debajo de 100-150 vatios (que se corresponde con 8-12 amperios en un sistema de 12 V). Hay que asegurarse también de instalar correctamente los fusibles en el sistema solar fotovoltaico para evitar incendios eléctricos.

[7] El uso del ordenador portátil es más complejo por la batería que lleva. Si la batería no está cargada al 100%, el ordenador automáticamente intenta cargarse cuando se conectar al sistema solar. Sin embargo, el consumo energético del portátil se triplica durante la carga, y a menos que los paneles reciban un sol radiante, mi instalación no puede proporcionar tal cantidad de energía. ‘Resolví’ esto manteniendo la batería cargada al 100%.

[8] Hay una interesante investigación académica acerca de la relación entre las infraestructuras de energía y la demanda energética, que trataremos en un futuro artículo.

[9] Tenga en cuenta que el mayor gasto energético de un ordenador portátil se produce en su fabricación. Cambiar a un portátil de energía más eficiente nunca es una elección sostenible