El presente estudio de viabilidad tiene como objeto demostrar que la actual tecnología solar fotovoltaica permite autoabastecer una vivienda unifamiliar aislada con todas sus comodidades modernas. El reto particular de este estudio consiste en que la vivienda está situada en un valle de una zona montañosa de la vertiente cantábrica; por lo que se trata de una de las zonas con menor insolación de España. Con este trabajo se pretende desmentir el mito de que la energía solar fotovoltaica solo es viable en zonas con un alto índice de radiación solar. Al mismo tiempo se dan los valores clave a tener en cuenta para evaluar la idoneidad del lugar. Finalmente, se equipa a la casa rural con una instalación fotovoltaica que le permitirá estar aislada de la red eléctrica, sin ningún tipo generador eléctrico de apoyo, durante los 365 días del año. Además, la vivienda también contará con un sistema de energía solar térmica que producirá la mitad de la energía anual destinada a agua caliente sanitaria.

1. Máster Energías Renovables y
Eficiencia Energética

2. PRESENTACIÓN DEFENSA
TRABAJO FIN DE MÁSTER
Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Curso 2015-2016. Segundo Semestre.
Alumno: Víctor Fernández García
ESTUDIO DE VIABILIDAD DE AUTOABASTECIMIENTO
DE UNA CASA RURAL

3. Índice
1. Objeto
2. Situación y Localización
3. Soluciones Alternativas
4. Recurso Solar
5. Descripción del Inmueble
6. Solución Adoptada
7. Método de cálculo
8. Instalación Fotovoltaica
9. Solar Térmica para ACS
a. Cálculo del Generador
b. Disposición del Generador
c. Cálculo del Acumulador
d. Esquema Unifilar
e. Regulador e Inversor
f. Rendimiento del Sistema
g. Garantías y Vida Estimada
h. Presupuesto

4. Objeto
Autoabastecimiento de una vivienda rural
1.Prescindir de conexión a la red eléctrica
2.Uso de fuentes renovables
3.Calidad de suministro eléctrico

5. Situación y Localización
Imagen 1. Situación del inmueble en
la Península Ibérica. Fuente: Google
Maps.
Imagen 2. Localización del inmueble
en Ribeira de Piquín.

6. Soluciones Alternativas
• Recurso Eólico → Explotado en la parte
alta de la sierra (altitud > 700 m)
• Recurso Geotérmico → No conocido
• Recurso Hídrico → Abundante en la
zona
• Recurso Solar → ¿Suficiente?

7. Recurso Solar
Imagen 3. Irradiancia global media (período 1983-2005) [kWh/m2
/día]. Fuente:
AEMET., 2012. Atlas de Radiación Solar en España utilizando datos del SAF de
Clima de EUMETSAT (página 31).

8. Recurso Solar
Imagen 4. Insolación global diaria
(promedio anual) [kWh/m2
/día].
Fuente: Xunta de Galicia., 2011
Atlas de radiación solar en Galicia
Imagen 5. Situación del inmueble
en la Comunidad Autónoma de
Galicia. Fuente: Google Maps.

9.  Horizonte relativamente
despejado, sobre todo
durante los meses de
menor radiación solar.
 Irradiación anual perdida a
causa de sombras: 0,6 %
 Ausencia de sombras
adicionales.
 Espacio para colocar
bastantes paneles solares
sobre cubierta sin hacerse
sombra.
Recurso Solar
Imagen 6. Altura del sol y perfil del horizonte.
Fuente: Joint Research Centre (JRC)., 2012.
Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica
(PVGIS) [online]. Base de datos: Climate-SAF
PVGIS.

10. Descripción del inmueble
Imagen 7. Planta baja. Imagen 8. Cubiertas y planta alta.

11. Componentes:
Generador: Paneles solares
fotovoltaicos
Regulador de carga
Banco de Baterías:
Acumulador
Inversor: DC → AC
•Cableado y conectores
•Elementos de seguridad
•Soporte para los paneles
Solución adoptada
Imagen 9. Esquema de principio de la instalación
fotovoltaica aislada.

12. Método de Cálculo
Método del mes más desfavorable
Imagen 10. Irradiación en ángulo óptimo
(β=35°) e Irradiación en ángulo (β=60°)
[kWh/m2
/día]. Fuente: Climate-SAF PVGIS
 Ángulo de inclinación
elegido: β=60°
 Mes más
desfavorable: Enero
 G = 2,460 kWh/m2
/día
Fuente de datos: Climate-SAF PVGIS

13. Centro de Consumo Consumo
[kWh/día]
Iluminación 0,233
Frigorífico Combi 0,381
Extractor de gases 0,072
Horno microondas 0,210
Televisor 0,210
Lavadora 0,300
PC Portátil 0,046
Servicios auxiliares
(teléfonos, radio, música,
aspiradora, etc.)
0,200
Futuros consumos
(margen de aumento para
el futuro)
0,200
TOTAL 1,851
Consumo diario: 1,851 kWh
Autonomía: 3 días
Demanda de Energía
diaria:
Ed = 1,851 x 3 = 5,553 kWh
Tabla 1. Estimación de consumos
eléctricos medios diarios.
Método de Cálculo

14. Cálculo del Generador
Pmín = Ed ∙ Fu ∙ GCEM / (G ∙ Fs ∙ ηg)*
Pmín = 5,553 ∙ 1 ∙ 1 / (2,460 ∙ 1 ∙ 0,615)
Pgenerador ≥ 3,67 kW
Módulo fotovoltaico → ATERSA A-310M
Pmódulo= 0,31 kW (310 W)
Número de módulos: 12
Pgenerador = Nmódulos ∙ Pmódulo = 12 ∙ 0,31 = 3,72 kW
*Jutglar Banyeres, Lluís., 2012. Generación de Energía Solar Fotovoltaica. Barcelona. Marcombo.

15. Disposición del Generador
Imagen 11. Instalación fotovoltaica. Planta.
 12 módulos en fila,
orientados al sur e
inclinación β=60°
 Dimensiones del panel:
Largo: 1.965 mm
Ancho: 990 mm
Largo aparente (en planta)
para β=60°:
1.965 x cos60°= 982,5 mm

16. Cálculo del Acumulador
Batería → VISION 6FM230S-X
Capacidad de la batería → 230 Ah (12 V)
Número de baterías → 4 (conectadas en serie)
Capacidad del acumulador → 230 Ah (48 V)
Cmínima = A ∙ Id / (ηinv ∙ ηrb ∙ Dmáx)*
• A = 3 días
• Id = Ed / Vn = 1.851 / 48 = 38,56 Ah (acumulador a 48 V)
• Dmáx = 0,80 → 80% descarga en situaciones extremas
Cmínima = 3 ∙ 38,56 / (0,85 ∙ 0,81∙ 0,80)
C ≥ 210,02 Ah
*Jutglar Banyeres, Lluís., 2012. Generación de Energía Solar Fotovoltaica. Barcelona. Marcombo.

17. Esquema Unifilar
Componentes
 Generador (48 V):
12 Módulos (24 V), 6 grupos
en paralelo de 2 módulos
en serie.
 Regulador de carga
 Acumulador (48 V):
4 baterías (12 V) en serie
 Inversor:
CC 48 V → CA 230 V
Imagen 12. Esquema unifilar de la instalación
fotovoltaica aislada.

18. Regulador e Inversor
Regulador de Carga
Requisitos:
Vreg > 45,15 ∙ 2 = 90,30 V
Ireg ≥ 1,1 ∙ (6 ∙ 8,92) = 58,87 A
MORNINGSTAR TriStar 60
I hasta 60 A
Voc hasta 125 V
Pinstalación hasta 4 kW
Inversor
Requisitos:
CC (48 V) → CA (230 V, 50
Hz, onda senoidal pura)
Psalida > 2 kW
ATERSA Tauro BC 2548/V
Entrada: 40-64 V
Salida: CA (230 V, 50 Hz)
Psalida : 2.300 VA regimen
constante

19. Rendimiento del sistema
El estado de carga de la
batería será ≥ 84% al final
del día, más del 97% de los
días del año.
Será ≥ 68% todos los días.
Imagen 13. Representación gráfica de la
probabilidad de un determinado estado
de carga de la batería al final del día a lo
largo del año. Fuente: Estimación de un
sistema FV autónomo. PVGIS. Imagen 14. Capacidad de batería
VISION 6FM230S-X según su
número de ciclos y profundidad de
descarga.

20. Garantías y Vida Estimada
Módulos fotovoltaicos: ATERSA A-310M
80% potencia → 25 años
Regulador: MORNINGSTAR
TriStar-60
Garantía → 5 años
Batería: VISION 6FM230S-X
Garantía → 2 años / Vida estimada → 1.500 ciclos (4 años)
Inversor: ATERSA Tauro BC 2548/V
Garantía → 2 años
Imagen 15. Garantía de potencia del
módulo fotovoltaico ATERSA A-310M.

21. Presupuesto FV
Elemento Marca Modelo Precio Uds. Importe
Panel fotovoltaico Atersa A-310-M 285,87 € 12 3.430,44 €
Soporte para 4
paneles
Techno Sun STR03V-1642-994 140,90 € 3 422,70 €
Batería Vision 6FM230S-X 1.427,40€ 1 1.427,40 €
Regulador Morningstar TriStar-60 240,60€ 1 240,60 €
Display Regulador Morningstar TriStar-60 126,75€ 1 126,75 €
Inversor Atersa Tauro BC 2548 1.039,50 € 1 1.039,50 €
Cable unifilar (6 mm2
) 1,90 € 4,16 8,32 €
Cable unifilar (10 mm2
) 2,00 € 4,16 10,42 €
Cable unifilar (16 mm2
) 2,50 € 4,16 10,42 €
Cable unifilar (25 mm2
) 3,50 € 8,32 29,15 €
Cable unifilar (35 mm2
) 4,26 € 5,4 22,98 €
Fusibles, conectores y otros elementos menores 120,00 €
Instalación 280,00 €
TOTAL sin IVA 7.168,68 €
IVA (21%) 1.505,42 €
TOTAL 8.674,11 €
Tabla 2. Presupuesto de la instalación solar fotovoltaica aislada.

22. Solar térmica para ACS
Demanda de ACS, según
CTE → 56 L/d (60°C)
Contribución solar mínima
según CTE: 30% energía
anual
Sistema prefabricado
termosifón:
CHROMAGEN 150L PRO
Imagen 16. Ficha técnica del conjunto
prefabricado CHROMAGEN 150L PRO.

23. Solar térmica para ACS
Imagen 18. Fragmentos del informe de
resultados CHE4Q.Imagen 17. Instalación solar térmica.

24. Presupuesto Solar Térmica
Elemento Marca Modelo Precio Uds. Importe
Termosifón Chromagen TSB 150L PRO 1.027,94 € 1 1.027,94 €
Calentador HTW CLM11A02 226,74 € 1 226,74 €
Tubo de cobre (D=10/12 mm) 1,89 € 10 18,90 €
Manguitos, juntas, etc. 40,00 €
Instalación 110,00 €
TOTAL sin IVA 1.423,58 €
IVA (21%) 298,95 €
TOTAL 1.722,53 €
Tabla 3. Presupuesto de la instalación solar térmica para agua caliente
sanitaria.

25. Muchas Gracias