- En un hogar común de los suburbios de Londres se registran 3,800 kWh de generación anual y el mismo nivel de consumo
- Como hay excedentes y faltantes de electricidad según la estación, para lograr autosuficiencia anual se necesita una batería enorme
- Con datos diarios reales, aunque se usan 9.7 kWh y se generan 19.6 kWh, como el consumo no ocurre al mismo tiempo que la generación, se requiere una batería de 13 kWh
- Al analizar datos reales medidos durante un año, se concluye que para usar en invierno el excedente del verano se necesita una capacidad de aprox. 1,068 kWh (1 MWh)
- En la práctica, instalar una batería tan grande a nivel residencial es técnica y económicamente poco realista; por eso, el diseño eficiente y la reducción del precio de las baterías son temas más importantes
Análisis de la capacidad de batería solar necesaria para almacenar toda la electricidad de una casa
Resumen general
- Se trata de un caso real basado en pequeños paneles solares instalados en una vivienda común de los suburbios de Londres
- Generan en promedio 3,800 kWh al año, y el hogar consume el mismo promedio anual de 3,800 kWh
- Sin embargo, como no toda la electricidad se usa al mismo tiempo, los excedentes se producen en verano y en invierno sigue siendo necesario comprar electricidad
- El objetivo es calcular la capacidad de batería necesaria para lograr una autosuficiencia energética completa
Flujo eléctrico durante un día de verano
- Gráfica:
- Línea amarilla: generación solar (aumenta después del amanecer, alcanza su máximo al mediodía y disminuye hasta el atardecer)
- Línea roja: consumo eléctrico del hogar (hay un gran pico a las 7 p. m., durante la hora de cocinar)
- Línea azul: uso/suministro desde la red eléctrica externa (antes del amanecer se importa, luego también puede suministrarse, y por la tarde vuelve a aumentar el consumo)
- Con datos de medición reales (consumo W/generación W en algunos momentos) se calcula si hay excedente o déficit de energía
- En cierto día de verano, la casa usó 9.7 kWh y generó 19.6 kWh, por lo que a simple vista parecería que bastaría una batería de 9.9 kWh
- En realidad, como los patrones de consumo y generación son distintos, la necesidad máxima de almacenamiento simultáneo llega a 13 kWh
Análisis acumulado de datos de un año
- Tomando como referencia desde finales de marzo hasta finales de marzo del año siguiente, a partir de la primavera la generación supera al consumo y el excedente de electricidad empieza a acumularse
- Con código Python se calcula la diferencia acumulada diaria entre generación y consumo para obtener la capacidad total de batería necesaria
- El máximo acumulado anual alcanza 1,068 kWh (1 MWh), una escala muy grande para una batería doméstica
- Además, por variaciones del clima y del consumo, en algunos momentos sigue siendo necesaria la red eléctrica externa
Realidad y límites
- El análisis se basa en datos individuales que reflejan la vida cotidiana
- Variables como la carga de vehículos eléctricos o el cambio del gas a la electricidad pueden afectar la capacidad realmente necesaria
- Con la tecnología actual, instalar una batería de 1 MWh a nivel doméstico es poco realista
- Existen varios problemas prácticos, como el impacto ambiental, la eficiencia de las baterías y el aprovechamiento de la capacidad sobrante
- En comparación, actualizar los paneles, mejorar la eficiencia del almacenamiento y aprovechar recursos distribuidos de la red se acercan más a soluciones razonables
Viabilidad económica y perspectivas futuras
- En este momento, construir una batería de 1 MWh cuesta entre 100 mil y 500 mil libras
- También hay costos adicionales de mantenimiento, espacio y diversos permisos
- Afortunadamente, el precio de las baterías de ion de litio ha caído 90% en los últimos 10 años, y nuevas tecnologías como las baterías de ion de sodio anticipan una caída de precios aún más rápida
- En el futuro, el costo de una batería residencial podría bajar hasta unas 8,000 libras
- La combinación de solar distribuida + baterías ofrece ventajas como reducción de costos, independencia energética y menor controversia por el uso del suelo
Conclusión
- Por ahora, que cada casa tenga una batería de 1 MWh es poco viable
- Sin embargo, considerando la innovación tecnológica y la caída de precios, existe la posibilidad de que en un futuro no muy lejano se generalicen las viviendas autosuficientes basadas en solar + baterías de gran capacidad
- Los sistemas solares residenciales pueden ofrecer suficientes beneficios y rentabilidad incluso con el clima del Reino Unido
- Un "futuro brillante y bañado por el sol" en el que todas las viviendas almacenen por sí mismas incluso sus excedentes anuales de producción y consumo podría hacerse realidad
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