Autoconsumo fotovoltaico: cómo calcularlo con datos de contador

El autoconsumo fotovoltaico es la parte de la energía que genera una instalación solar que utiliza la propia instalación en lugar de exportarla a la red. Se calcula con dos lecturas de contador del mismo período: tasa de autoconsumo = (generación FV − exportación a la red) ÷ generación FV. Su indicador complementario, la tasa de autosuficiencia o de autoabastecimiento, divide esa misma energía solar utilizada en la instalación entre la demanda total: tasa de autosuficiencia = (generación FV − exportación a la red) ÷ demanda de la instalación.

Ambas cifras valen lo que valen las mediciones que las sustentan. El inversor indica la generación, el contador del punto de conexión indica la importación y la exportación, y ninguno de los dos da por sí solo la demanda de la instalación. Marque primero los puntos de medida en el esquema unifilar y nombre después cada serie de datos según el flujo que mide.

Cómo calcular el autoconsumo fotovoltaico

Estas ecuaciones presuponen un mismo límite de medida en CA, ninguna otra fuente de generación y ausencia de almacenamiento. Las pérdidas de distribución dentro de ese límite pasan a formar parte de la demanda inferida de la instalación. Las tolerancias de los contadores y las diferencias entre relojes pueden dejar un pequeño residuo al comparar este balance con las cargas medidas por separado.

Si la generación es cero, el autoconsumo no está definido para ese período. Si la demanda es cero, la autosuficiencia no está definida. Muestre una explicación en lugar de dividir por cero o comunicar un porcentaje inventado.

Ejemplo práctico: una hora

Durante una hora, el sistema solar produce 4 kWh. La instalación importa 1 kWh y exporta 2 kWh. Su demanda es 4 + 1 − 2 = 3 kWh, de los que 2 kWh proceden directamente de la energía solar. Puede haber importación y exportación en una misma hora a medida que cambian las nubes y las cargas.

Autoconsumo frente a autosuficiencia a lo largo de un día

Los dos indicadores responden a preguntas distintas. El autoconsumo indica si el tamaño y el perfil de la instalación encajan con la carga: un valor bajo significa que gran parte de la energía solar se exporta. La autosuficiencia indica cuánto reduce la energía solar las compras de la instalación: un valor bajo significa que sigue importando la mayor parte de su energía. Una instalación grande sobre una carga pequeña tiene autoconsumo bajo y autosuficiencia alta; una pequeña sobre una carga grande, lo contrario.

Este día se mide en cuatro bloques de seis horas en el contador de red y en el inversor, sin batería:

El autoconsumo del día es 32 ÷ 46 = 69,6 % y la autosuficiencia, 32 ÷ 62 = 51,6 %. Los totales diarios por sí solos podrían sugerir que 46 kWh de energía solar cubrieron el 74 % de una demanda de 62 kWh. Cubrieron el 51,6 %, porque 14 kWh llegaron por la tarde, cuando la carga no podía usarlos, y la demanda de la noche y del final del día no tenía energía solar disponible.

La duración del intervalo importa cuando la exportación no se mide. Si estima la energía solar utilizada como el menor valor entre generación y demanda en cada bloque, el bloque de la mañana da min(18, 20) = 18 kWh en lugar de los 16 kWh medidos, porque en esas seis horas la instalación exportó 2 kWh mientras importaba 4 kWh. Cuanto más largo es el intervalo, más sobrestima esta aproximación el autoconsumo. Con un registro de exportación medido por separado, el resultado no depende de la duración del intervalo; por eso la medición de la exportación va primero.

La calculadora suma resultados de intervalos alineados del mismo modo. Sus valores de ejemplo son ilustrativos y excluyen las baterías.

Dónde medir: generación, punto de conexión y batería

Documente si cada valor es medido o calculado. Un inversor híbrido puede combinar la salida fotovoltaica y la de la batería en un único borne de CA. Ese total no es una medida independiente de generación fotovoltaica. Utilice sus canales internos documentados si necesita separar ambos componentes y registre si esos canales miden en CC o en CA.

Convenios de signo

Un contador o un inversor indica la potencia con signo, y los fabricantes no coinciden en qué sentido es positivo. Un contador de red configurado con el convenio de consumidor muestra la importación como positiva y la exportación como negativa. El contador propio de un inversor puede mostrar la generación como positiva. Una batería puede indicar la carga como positiva o negativa según el fabricante y el registro.

Guarde cada flujo como un total direccional positivo (importación, exportación, generación, carga, descarga) y anote junto a él el registro de origen y su convenio de signo. Compruebe cada signo en la puesta en marcha con un estado conocido: una carga que importa con la FV aislada, después generación con sol y, por último, una carga y una descarga de la batería. Un sensor de corriente invertido o un ajuste de signo erróneo convierte la exportación en importación, y la tasa de autoconsumo deja de tener sentido. La guía de potencia negativa y conciliación de contadores describe las comprobaciones.

Conservar por separado la importación y la exportación

Un total neto con signo descarta información útil. Importar 2 kWh y exportar 2 kWh da un saldo neto de cero, pero ambos flujos siguen siendo relevantes para la facturación y el uso de la energía solar.

Es preferible utilizar los registros acumulados independientes de importación y exportación del contador. Calcule la energía por intervalo a partir de las diferencias entre lecturas, tratando expresamente los reinicios y desbordamientos. Si integra la potencia en su lugar, establezca la convención de signos, el intervalo de muestreo y el tratamiento de las lagunas. De lo contrario, pueden pasar inadvertidos períodos breves de exportación entre muestras.

Mantenga las marcas temporales en una misma base de tiempo, conserve la zona horaria local de facturación y compruebe los cambios de horario de verano. No reste un contador diario del inversor que vuelve a cero a medianoche de un contador acumulado de por vida. Compruebe los signos durante la puesta en marcha con una carga de importación conocida y, cuando las condiciones lo permitan, un estado de exportación conocido.

Limitación de exportación y vertido cero

Cuando la distribuidora limita la exportación, un sistema de limitación mide la potencia en el punto de conexión y reduce la salida de los inversores para que la exportación se mantenga por debajo del valor acordado. Una instalación de vertido cero fija ese valor en cero, o muy cerca, de modo que los inversores siguen la carga de la instalación.

Eso cambia lo que muestran los contadores. La exportación se mantiene cerca del límite, el autoconsumo tiende al 100 % y el contador de generación registra solo la energía que se permitió producir a los inversores. La energía retenida por el limitador no se mide en ningún sitio. Si la necesita, estime por separado la generación disponible, por ejemplo a partir de la irradiancia y de un modelo, y guárdela en su propia serie, identificada como estimación. No la sume a la generación medida.

En la puesta en marcha, compare la medida del limitador con el contador de red: un sensor en el lado equivocado de una carga o un lazo de control lento deja pasar breves picos de exportación. Registre el límite acordado, el punto de medida y la respuesta que exige la distribuidora. En Alemania, la guía de la VDE-AR-N 4105 cubre las normas de conexión en baja tensión; la aplicación de monitorización solar de vertido cero describe los contadores y las señales.

Añadir explícitamente los flujos de la batería

Con una batería acoplada en CA y medida por separado, el balance correspondiente es:

Demanda de la instalación = generación fotovoltaica + importación de la red + descarga de la batería − exportación a la red − carga de la batería

Los cinco términos deben corresponder al mismo intervalo y límite de medida en CA. No mezcle en esa ecuación la energía de carga de la batería medida en CC con la de descarga del inversor medida en CA.

La energía solar enviada a una batería puede utilizarse después en las cargas, exportarse o perderse durante el almacenamiento y la conversión. Si la batería también puede cargarse desde la red, la descarga por sí sola no identifica el origen de la energía. Indique el método de atribución antes de publicar un porcentaje de autoconsumo solar. También importa comparar la energía almacenada al principio y al final al evaluar un período de información corto.

Ejemplo práctico: el balance de una batería en tres intervalos

Tres intervalos de una hora, toda la energía en CA en el mismo límite y cada flujo como total direccional positivo:

El balance cuadra en cada intervalo: en A, de los 4 kWh solares, 1 kWh se exportó, 2 kWh fueron a la batería y 1 kWh a la carga. La demanda de 5 kWh queda establecida por medición, aunque ninguna carga se midió directamente. Es una demanda deducida y debe indicarse así.

Lo que el balance no puede establecer es qué parte de los 3 kWh descargados en C era solar. La batería recibió 2 kWh de la FV en A y 2 kWh de la red en B. Una regla proporcional consideraría solar 1,5 kWh de la descarga. Una regla que supone que la energía solar sale primero daría 2 kWh; una que supone que sale primero la de la red, 1 kWh. Si la batería ya contenía energía antes del intervalo A, ninguna de estas reglas es correcta mientras no se sepa de dónde procedía esa energía.

La diferencia de 1 kWh entre carga (4 kWh) y descarga (3 kWh) tampoco es una pérdida medida. Puede seguir en la batería o haberse perdido en la conversión. Solo la energía almacenada al principio y al final del período, leída del sistema de gestión de la batería, distingue ambos casos.

Los resultados útiles son, por tanto:

• demanda de la instalación: 5 kWh, medida por balance;
• energía solar utilizada directamente por las cargas: 1 kWh, en el intervalo A;
• energía solar enviada al almacenamiento: 2 kWh;
• autoconsumo, si la definición declarada cuenta como consumida la energía solar almacenada: (4 − 1) ÷ 4 = 75 %;
• autosuficiencia: sin determinar hasta que se declaren la regla de atribución, la energía almacenada inicial y final y el tratamiento de las pérdidas.

Publique un porcentaje que incluya la batería solo con esos tres datos al lado. La hoja de trabajo del proyecto de monitorización energética tiene espacio para registrarlos por instalación.

Para el control y la puesta en marcha, consulte las funciones de BMS, EMS y PCS y la verificación de órdenes BESS. Una respuesta de orden correcta no demuestra que se haya entregado la potencia solicitada.

Antes de estimar la producción anual, compruebe que las cadenas de módulos propuestas se ajustan a los límites de tensión y corriente del inversor. Utilice los coeficientes de temperatura de los módulos y las temperaturas de diseño de la instalación; esta comprobación preliminar no sustituye las normas de diseño del fabricante.

Separar las estimaciones energéticas del rendimiento medido

Un modelo fotovoltaico como PVGIS estima la generación a partir de la ubicación y las hipótesis del sistema. Conserve junto al resultado la versión del modelo, el conjunto de datos meteorológicos, la potencia del campo fotovoltaico, la orientación y las hipótesis sobre pérdidas. Compare períodos y límites de medida equivalentes al contrastar la instalación con esa estimación. La herramienta Estimación de producción solar fotovoltaica solicita una estimación de PVGIS para una ubicación y un sistema.

La generación anual modelizada no determina el autoconsumo ni el tamaño de la batería. Ambos dependen de cuándo coinciden la generación y la demanda. Utilice datos por intervalos alineados para compararlos. Los límites de exportación y la reducción forzada de producción también hacen que la energía efectivamente generada pueda diferir del recurso solar disponible.

Valorar por separado la energía importada y exportada

Para una estimación sencilla con tarifa fija y sin almacenamiento, valore la energía solar utilizada directamente en la instalación al precio unitario de importación evitado. Valore la energía exportada al precio unitario de exportación. Permita editar ambos precios.

Por ejemplo, 2 kWh utilizados directamente a un precio ilustrativo de 0,30 €/kWh evitan 0,60 € en cargos por energía. Exportar otros 2 kWh a un precio ilustrativo de 0,10 €/kWh produce 0,20 €. El valor combinado es 0,80 €, no 4 × 0,30 €. Son ejemplos aritméticos, no tarifas ofrecidas.

Los precios según la franja horaria requieren asociar cada flujo a su período de precio. Los cargos fijos, cargos por demanda y costes de la batería requieren un tratamiento propio. Empiece por la energía medida y la tarifa real en lugar de prometer ahorros a partir de la potencia nominal de los paneles. Los esquemas compartidos vuelven a cambiar la contabilidad: en una comunidad de energías renovables italiana el incentivo depende de la energía compartida dentro de la comunidad en cada hora, y el SRESS de Irlanda retribuye la energía exportada con sus propias reglas de medida.

Compare esos dos valores de energía en un modelo de flujo de caja con tarifa fija. Introduzca expresamente el coste de instalación, el uso en la propia instalación, el pago por exportación y la degradación; los precios del ejemplo son hipótesis editables, no cotizaciones de tarifas actuales.

Medir una instalación solar con EpiSensor

El monitor eléctrico ZEM comunica tensión, corriente, potencia activa, factor de potencia y energía por fase, de modo que un ZEM en la salida del inversor y otro en la acometida dan la generación y el flujo de red en el mismo Gateway y con la misma base de tiempo. Los inversores y contadores de red con un mapa de registros Modbus documentado también pueden leerse directamente a través del Gateway. Edge guarda las lecturas en la instalación, así que los balances por intervalo de esta guía se calculan a partir de un único registro. La aplicación de monitorización fotovoltaica sitúa los puntos de medida de una instalación comercial.