Calefacción con energía fotovoltaica y calentador de inmersión

Calefacción con energía fotovoltaica y calentador de inmersión

Su propio sistema fotovoltaico en el techo no solo suministra electricidad para los electrodomésticos del hogar. También se puede utilizar para calentar agua de servicio. Para hacer esto, solo tienes que insertar una barra de calentamiento en el tanque de inercia, que luego se conecta al sistema fotovoltaico. En el artículo explicamos cómo funciona todo y si la combinación vale la pena.

¿Vale la pena un elemento calefactor en conexión con un sistema fotovoltaico?

La tarifa de alimentación para sistemas fotovoltaicos continúa disminuyendo. En enero de 2022 era de 6,83 céntimos por kWh para sistemas con una potencia de 1-10 kWp, seis meses después era de solo 6,23 céntimos por kWh. A modo de comparación: en enero de 2018, la tasa de remuneración era de 12,2 céntimos por kWh y, por lo tanto, era el doble. Muchos sistemas existentes en casas unifamiliares están en el rango de 1 a 10 kWp. Sobre todo, sus propietarios ahora se están dando cuenta de que se puede ganar cada vez menos dinero con la tarifa de alimentación. Por lo tanto, el autoconsumo de energía solar de producción propia es cada vez más atractivo.

Para utilizar su sistema fotovoltaico de forma óptima y económica, debes utilizar la mayor cantidad posible de electricidad mismo. Por ejemplo, puedes utilizar un dispositivo de almacenamiento de electricidad que almacena temporalmente el exceso de electricidad. También se puede conectar al sistema fotovoltaico una caja de pared, que puedes utilizar para cargar tu coche eléctrico de forma rápida y cómoda en casa.

Una tercera opción es utilizar un elemento calefactor y energía fotovoltaica para la preparación de agua caliente. No se trata de energía solar térmica: utiliza la energía del sol directamente para calentar el agua. No, estamos hablando de varillas calefactoras ajustables que se utilizan en un tanque de almacenamiento intermedio, para agua potable o de servicio, y que también se conectan directamente a su sistema fotovoltaico.

¿Cómo funciona una barra de calentamiento operada por un sistema fotovoltaico?

El calentador de inmersión es una forma relativamente simple y económica de utilizar la energía solar para generar calor. La energía eléctrica se convierte en energía térmica, que luego está disponible como agua caliente para la calefacción o la ducha. El elemento cuesta entre 500 y 1.000 euros de media y puede adaptarse fácilmente a modernos depósitos de almacenamiento de agua.

El elemento calefactor en sí funciona como un calentador de inmersión. Las teteras y los calentadores de piscinas también utilizan el mismo principio. El elemento central es el denominado serpentín calefactor, que se calienta mediante electricidad. Luego, el calor se transfiere al agua. Según el acumulador seleccionado, el agua se utiliza para calefacción o se consume en el hogar.

Cuándo vale la pena un elemento calefactor en conexión con un sistema fotovoltaico

Muchos acumuladores ya están preparados para la instalación de barras calefactoras y, por lo tanto, para el principio de “Power to Heat”. Tienen una conexión correspondiente en la parte inferior en la que se inserta o atornilla el elemento calefactor. Sin embargo, debes prestar atención al tipo de conexión (rosca o brida) y la longitud de inmersión al comprar.

El controlador coordina el sistema fotovoltaico y el elemento calefactor entre sí.

Para operar un elemento calefactor con energía fotovoltaica, puedes usar modelos no regulados y regulados. La primera categoría tiene solo dos estados: encendido o apagado. Dado que funcionan a plena carga o no funcionan en absoluto, esto significa en la práctica: si la electricidad del sistema fotovoltaico no es suficiente, el elemento calefactor permanece frío. Alternativamente, la brecha debe cerrarse con energía de red adicional.

Se recomiendan más las combinaciones de elemento calefactor y sistema fotovoltaico con un controlador. Los niveles pueden ser de 200 vatios, 500 vatios o 1.000 vatios, por ejemplo. Cuantas más etapas haya, con mayor precisión se podrá ajustar el rendimiento. La producción de calor y el exceso de electricidad disponible pueden así coordinarse mejor. La barra calefactora también arranca cuando solo está disponible una parte de la potencia máxima. Las barras de calentamiento que son infinitamente variables funcionan mejor.

Control óptimo a través del sistema de gestión de energía

La combinación de sistema fotovoltaico y elemento calefactor es particularmente eficiente si el control lo toma un sistema inteligente de gestión de energía. El sistema monitorea cuenta cuánta electricidad está produciendo el sistema fotovoltaico, cuánta electricidad usa el hogar y cuánta electricidad de red adicional se requiere. Los respectivos flujos de energía se coordinan entonces de manera óptima.

También puedes utilizar tu sistema de gestión de energía para configurar para qué desea utilizar tu excedente fotovoltaico local y priorizar el orden de los consumidores. Una configuración concebible sería:

  • Cargar el almacenamiento doméstico
  • Cargar el automóvil eléctrico a través de la caja de pared.
  • Usar un elemento calefactor.

También puedes (idealmente) establecer valores de umbral y «compra de red complementaria» individualmente. Por ejemplo, si tu calentador tiene una salida mínima de 2kW, puedes configurarlo para que se encienda a partir de un exceso de PV de 1,5kW si acepta un 25% de energía de red suplementaria.

Dependiendo de la estructura, existen diferentes formas de integrar el elemento calefactor en tu red de energía doméstica. Siempre depende de tu configuración individual, por lo que las recomendaciones generales son muy difíciles. Por ejemplo, si la barra calefactora está conectada directamente al inversor, la regulación solo es posible si se conocen los flujos de línea a través del punto de conexión de la casa. En los sistemas con un sistema de gestión de energía y almacenamiento doméstico, teóricamente puedes «recargar» energía de la batería al almacenamiento de agua utilizando el elemento calefactor. En la práctica, sin embargo, esto no suele tener sentido.

El controlador coordina el sistema fotovoltaico y el elemento calefactor entre sí

¿Cuántos kW debe tener el elemento calefactor de mi depósito de inercia?

La cantidad de kW que necesita realmente la barra calefactora depende del tamaño del sistema fotovoltaico y del almacenamiento intermedio. La regla general es: el elemento calefactor debe ser lo más pequeño posible, pero tan grande como sea necesario. Con sistemas fotovoltaicos de hasta 6 kWp y un tanque de almacenamiento intermedio de 250 L, por ejemplo, es más probable que se usen elementos de calefacción con una potencia de 2 kW, para sistemas más grandes se usan 3 kW o más.

Además: las barras de calefacción más pequeñas de hasta 3 kW se pueden conectar a un enchufe normal. Las barras de calentamiento con más potencia están conectadas a múltiples fases y requieren una protección diferente a la de un circuito doméstico. En algunos países deben ser instalados por un electricista. También hay barras calefactoras que se conectan directamente al sistema fotovoltaico. Aquí es donde se necesita un experto.

Conclusión: ¿Qué tan útil es el acoplamiento del sistema fotovoltaico y el elemento calefactor?

Esta pregunta surge si tienes la intención de instalar la barra de calefacción para apoyar la calefacción. Es importante tener en cuenta que los sistemas fotovoltaicos a menudo solo generan poca electricidad en invierno, es decir, exactamente cuando realmente necesita el calor. Incluso si el sistema fotovoltaico está correctamente alineado, la barra calefactora no puede reemplazar la calefacción, pero puede complementar.

Por lo tanto, la combinación de elemento calefactor, sistema fotovoltaico y agua de servicio vale mucho más la pena. Especialmente con sistemas más pequeños de hasta 10 kWp, el sistema ofrece una buena oportunidad para convertir la energía solar en energía térmica. En verano o, en general, en días soleados, puedes calentar el agua para ducharte, bañarte o lavarte las manos con la resistencia y el generador de calor primario permanece apagado.

Incluso si tienes un sistema fotovoltaico más grande (más de 15 kWp) , un elemento calefactor ofrece valor agregado. Porque con estos sistemas en particular, puede suceder que la salida deba reducirse de vez en cuando debido a los picos del generador. En este caso, el elemento calefactor interviene para que la energía disponible no se pierda simplemente, sino que se pueda utilizar en su lugar.

Además, las barras de calefacción ya son rentables con una diferencia de 25 céntimos por kWh entre el precio de la electricidad extraída de la red y la tarifa de alimentación. Con unos costes de adquisición de 1.000 euros, los gastos ya están nivelados con un consumo de 4.000 kWh. Y se alcanzan rápidamente. Un ejemplo: Para calentar el agua de servicio a 50 grados centígrados (por ejemplo, de 5 °C a 55 °C o de 10 °C a 60 °C) necesita 0,058 kWh por litro. Cuatro personas necesitan 160 litros de media, lo que hace 9,3 kWh al día o 3.400 kWh al año solo por esto.

Las ventajas son obvias: si calientas con tu propia energía solar, los costes de otras fuentes de energía, p. B gas natural. Con sistemas más grandes, puede usar energía que antes simplemente se habría desperdiciado. También utiliza menos recursos que dañan el clima.

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