Vivir Desconectado de la Red: ¿Es posible vivir sin factura eléctrica?

Ante esta pregunta, la tecnología nos dice que si es posible. Gracias a los avances de las últimas décadas, somos capaces de generar electricidad para abastecer una vivienda, una empresa o incluso todo un país. Sin embargo, ahora el reto está en almacenar la electricidad que nos sobra en ciertos momentos para usarla cuando la generación decae y, además, hacerlo a un precio razonable y competitivo con la generación tradicional.

Para ello, he querido ejemplificarlo con un caso relativamente sencillo: una vivienda unifamiliar tipo. Así, he elegido a una familia de cuatro miembros, padres y dos hijos. Viven en una casa aislada o adosada en Guadalajara. Los datos de partida para nuestro ejemplo son:

• Vivienda situada en Guadalajara.
• Vivienda unifamiliar de 120 m².
• La casa dispone de un tejado a dos aguas con una orientación cercana al Este-Oeste. 
• Año de construcción: 1981 – 2007.
• Consumo eléctrico de la familia: 3800 kWh/año.
• Consumo climatización con bomba de calor: 121,9 kWh/m² 
• Consideración: se climatiza la vivienda 8 meses al año mediante una bomba de calor aire-agua y radiadores de baja temperatura.

El objetivo es electrificar todos los servicios de la vivienda, para comprobar que, con una instalación fotovoltaica, apoyada con baterías es viable desconectarse de la red eléctrica.

Con el objetivo de comparar la viabilidad de vivir completamente desconectado de la red eléctrica, vamos a sopesar tres opciones de autoconsumo para esta vivienda y familia:

• Dimensionamiento de una instalación fotovoltaica conectada a red.
• Dimensionamiento de una instalación fotovoltaica híbrida (con baterías) conectada a red.
• Dimensionamiento de una instalación fotovoltaica aislada de la red.

El reto es determinar si la última de las opciones es viable económicamente, teniendo en cuenta el coste de la instalación y los precios actuales de la energía. Por ello, vamos a realizar unos cálculos preliminares.

Cálculos preliminares

Una familia tipo de cuatro personas que habitan una vivienda unifamiliar de 120 m² en Guadalajara necesitaría aproximadamente 13.600 kWh/año de electricidad para cubrir el total de consumos habituales y climatización con bomba de calor durante 8 meses, según los datos proporcionados por el IDEA y otros organismos y extrapolando las temperaturas medias locales.

• Consumo eléctrico total anual
  • Consumo eléctrico medio: 3.800 kWh/año 
  • Climatización (bomba de calor, 8 meses/año): 121,9 kWh/m² × 120 m² × 8/12 meses = 9.752 kWh/año ≈ 9.800 kWh/año
  • Consumo total: 13.552 kWh/año ≈ 13.600 kWh/año

• Dimensionado de instalación fotovoltaica conectada a red
  • Irradiación solar media anual en Guadalajara: ~ 6 kWh/m²/día
  • Performance ratio típico para red: 0,8
  • Potencia pico recomendada:

• Dimensionado de instalación fotovoltaica aislada (con batería)
  • Performance ratio aislada: 0,6 (menor eficiencia por pérdidas de autoconsumo y baterías)
  • Potencia pico recomendada:

• Consideraciones técnicas adicionales
  • Instalación conectada a red es más económica inicialmente, ya que requiere menor potencia pico instalada.
  • Instalación hibrida conectada debe disponer de un campo de módulos generadores más grande, para almacenar la energía sobrante con las baterías y poder cubrir más cantidad de consumo.
  • Instalación aislada necesita sobredimensionar paneles, y baterías para varios días de autonomía, y gestión específica frente a picos de demanda y días nublados.

En todos los casos es necesario realizar el diseño final considerando orientación, sombras, espacio disponible y posibles ampliaciones futuras. Sin embargo, es este ejercicio haremos una simulación más sencilla, simplemente para comparar los diferentes escenarios.

Simulación de la instalación fotovoltaica y resultados

Para el trabajo de simulación y cálculos se ha utilizado el software PVSOL que permite de una forma relativamente sencilla plantear nuestro caso y ejecutar las diferentes opciones. Sin embargo, ha surgido un problema al intentar realizar el ejemplo de la instalación fotovoltaica aislada de la red, puesto que la cantidad de baterías era tan elevada que la simulación no resultaba correcta.

Por eso, ya nos queda claro que económicamente es inviable una instalación de autoconsumo fotovoltaico completamente aislada, para una vivienda alimentada únicamente con electricidad. Así quedan dos caminos, el primero es mantener una caldera de gas, por ejemplo, para suplir la falta de electricidad en los meses de inviernos y que la bomba de calor sea un apoyo con la electricidad que se pueda generar con el sol.

La segunda opción consiste en mejorar el aislamiento de la vivienda para minimizar las necesidades energéticas lo máximo posible. Así, al convertir nuestra vivienda en una Passivhaus, la energía que se necesita se reduce tanto, que la electricidad que son capaces de generar los módulos fotovoltaicos es suficiente para aportar toda la energía que necesita la vivienda. En este caso, la bomba de calor se dimensiona para unas necesidades menores, siento más pequeña, con una potencia nominal menor y un consumo también menor.

Para mantener las condiciones de la vivienda es este ejercicio de comparación se ha optado por la primera opción, considerando que la vivienda ya tenia una caldera de gas, que se seguirá utilizando.

1. Instalación fotovoltaica conectada a red.

Se ha simulado la instalación con 14 módulos fotovoltaicos de 470 Wp cada uno, es decir una potencia pico instalada de 6.580 Wp. Según la simulación, el sistema genera a lo largo del año alrededor de 7.800 kWh, de los cuales se consumen directamente unos 3.350 kWh en la vivienda y algo más de 400 kWh en la bomba de calor para la calefacción. El resto, es decir, unos 4.000 kWh se inyectan a la red para su compensación en la factura eléctrica.

2. Instalación fotovoltaica conectada a red con baterías

Al incorporar baterías al sistema, es conveniente aumentar la capacidad de generación electica, aunque esto debe hacerse con buenos cálculos y no con una simple simulación. Puesto que es muy importante ajustar la capacidad degeneración con el consumo y la capacidad de almacenamiento, para que el sistema sea económicamente viable. 

Así, se ha ejecutado una instalación con 36 módulos solares, 18 en cada vertiente del tejado, que suponen una potencia pico instalada de 16.920 Wp. Acompañados por un inversor y una batería de la misma marca, esta última con una capacidad C10 de 100 Ah y una potencia de 15 kWh (con tres módulos de 5 kWh cada uno).

Este sistema genera a lo largo del año alrededor de 19.700 kWh, de los cuales se consumen directamente 7.597 kWh, y otros 3.500 kWh son suministrados por la batería en momentos de falta de radiación solar. Además, el sistema inyecta en la red un total de 11.700 kWh, lo que nos indica que hemos sobredimensionado el campo de generación, o necesitaríamos una batería algo mayor. Porque, seguimos necesitando consumir unos 5.650 kWh desde la red eléctrica.

3. Instalación fotovoltaica aislada con apoyo 

El último supuesto debería haber sido un sistema totalmente autónomo y eléctrico, sin embargo, los errores del programa de simulación han evidenciado que la necesidad de almacenamiento es tan grande que económicamente no es posible hacerlo, a menos que consigamos reducir las necesidades energéticas de la vivienda. 

Por ello, se ha optado por simular un sistema apoyado por un generador externo que, además, el programa no dejaba que fuera una caldera de gas, sino un generador que aporta electricidad. Con esta situación, debemos tomar estos resultados “con pinzas”, y tener en cuenta que es solo una aproximación a una solución real.

Así, se ha optado por disponer de una configuración inferior, al disponer de un apoyo que puede cubrir gran parte, sino toda, la carga de calefacción. De este modo se ha reducido el campo generador a 20 módulos solares, 10 en cada vertiente del tejado, con su inversor y su conjunto de 3 baterías, con una potencia instalada de 9.400 kWp. 

El resultado energético del sistema aislado con apoyo nos da que el campo generador fotovoltaico aporta más de 8.600 kWh, de los cuales casi 5.200 kWh van directos al consumo y 3.400 kWh aproximadamente se almacena en las baterías para un uso posterior.  

En cuanto al generador de apoyo, el sistema nos muestra que aporta al sistema 8.000 kWh, aunque son todos en forma de calor, aportados a la calefacción. Y no, como muestra la gráfica de flujo de energía, parte a la vivienda y parte a las baterías. Es por ello, que este último modelado no es claramente representativo, y debemos tomarlo como una aproximación de un comportamiento real.

Seguramente es esta la pregunta que más interesa al lector. Hasta ahora se ha visto técnicamente las diferentes opciones, pero, y traducido en dinero, ¿merece la pena instalar baterías y desconectarse?

Analizamos los datos obtenidos, siempre recordando que todo son aproximaciones basadas en precios actuales. Para intentar asemejarlo a la realidad se ha considerado un incremento del precio de la electricidad del 2 % anual. Cantidad que es muy optimista, por lo visto en los últimos años, cuando los incrementos han sido significativamente mayores.

De este modo, en el caso de una instalación conectada sin baterías, se consigue una amortización de la instalación de entre 7 y 8 años, con una inversión que no supera los 10.000 €. En cambio, cuando invertimos en baterías para tener un grado mayor de autonomía y autarquía, necesitamos una inversión muy superior, que puede llegar a los 15 o 20.000 €, en función del grado de autonomía que deseemos. Esto hace que consumamos menos electricidad de la red, reduciendo sensiblemente la factura energética. 

Sin embargo, seguimos pagando el término de potencia que, para la potencia contratada para poder alimentar la bomba de calor, en casos de insuficiencia solar, puede llegar a 600 o 700 € anuales. En definitiva, una instalación hibrida se amortiza a partir del 10 año. Por el simple motivo que la inversión inicial es sensiblemente mayor que en caso inicial. Esto, a pesar de reducir drásticamente el consumo desde la red.

En el caso de una instalación totalmente aislada, no hemos obtenido un balance económico, por la sencilla razón que no tenemos una factura previa con la que comparar. No obstante, conociendo la inversión a realizar y teniendo en cuanta que seguimos dependiendo de otra fuente de energía, bien gas, gasoil, pelles, etc. que nos aporte gran parte de la calefacción, tendríamos una amortización de 9 o 10 años.

Como conclusión, las viviendas que quieren desconectarse de la red eléctrica tienen dos caminos para ser autónomos energéticamente. Por un lado, depender de un generado de energía alternativo, como un generador diésel, de gas, etc. bien para generar electricidad en casos de insuficiencia solar o para aportar calor para calefacción, ACS y otros servicios domésticos. O como opción más lógica, trabajar primero en la reducción de las necesidades energéticas, por medio de un correcto aislamiento térmico de la casa, potenciando la iluminación natural y otros, de forma que con una instalación fotovoltaica relativamente pequeña y un campo de baterías económicamente accesible, sean suficientes.

Además, se podría apoyar la generación fotovoltaica con un pequeño aerogenerador de 1 o 2 kW, para compensar con viento los momentos de poca generación solar.

Referencias

Estudio de la distribución del consumo energético residencial para calefacción en España. Universidad Politécnica de Cataluña.

Software utilizado para la simulación: PV*SOL Premium 2025 (R10) – Valentin Software GmnH

Datos de irradiación y temperaturas medias en Guadalajara extraídos de PVGIS – European Commission. https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/ 

Autor: Marcos Carbonell Alemany