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Energía · 3.º o 4.º curso

Energías renovables y generación

Generación fotovoltaica, eólica e hidráulica, almacenamiento con baterías, integración en la red y autoconsumo. Cómo se calcula la producción de una instalación.

Energías renovables y generación estudia de dónde sale la electricidad y cómo está cambiando: de un sistema basado en grandes centrales térmicas a otro con mucha generación solar y eólica, repartida y variable. Es una de las áreas con más empleo en el sector.

De qué va

La asignatura combina tres enfoques:

  1. El recurso: cuánta energía aportan el sol, el viento o el agua en un lugar y cómo varía.
  2. La tecnología: paneles fotovoltaicos, inversores, aerogeneradores, turbinas hidráulicas y baterías.
  3. La integración: cómo encajar una generación variable en una red que necesita estar equilibrada en todo momento.

Las ideas clave

Fotovoltaica

Un panel convierte la radiación solar en corriente continua; el inversor la convierte en alterna sincronizada con la red. La producción se estima con las horas solares pico (HSP) del lugar y un rendimiento global que agrupa las pérdidas por temperatura, cableado, inversor y suciedad. El autoconsumo permite usar esa energía en el propio edificio y verter o compensar los excedentes.

Eólica

Un aerogenerador convierte la energía cinética del viento en electricidad. La potencia del viento crece con el cubo de su velocidad: si el viento sopla el doble de rápido, la potencia disponible se multiplica por ocho. Por eso la elección del emplazamiento es decisiva.

Hidráulica y bombeo

Las centrales hidráulicas aportan energía gestionable y, muchas de ellas, inercia al sistema. Las de bombeo suben agua cuando sobra energía y la turbinan cuando falta: son la mayor forma de almacenamiento del sistema eléctrico.

Integración en la red

La generación solar y eólica se conecta mediante electrónica de potencia y no aporta inercia de forma natural. Para mantener la frecuencia y la tensión estables se estudian servicios como la respuesta rápida de frecuencia, el control de tensión desde los inversores y el almacenamiento con baterías.

Cómo aprobarla

  • Distingue siempre potencia (kW, kWp) de energía (kWh): es la fuente de error más frecuente.
  • Calcula a mano al menos una instalación fotovoltaica completa, de los paneles al inversor.
  • Relaciónala con Sistemas eléctricos de potencia: los problemas de integración son problemas de equilibrio y de estabilidad de la red.

Problema tipo examen

Se proyecta una instalación fotovoltaica de autoconsumo de 10 kWp en un emplazamiento con 4,5 horas solares pico de media diaria anual sobre el plano de los paneles. Se estima un rendimiento global de la instalación (PR) del 80 %.

a) Calcula la producción media diaria y anual. b) Si la vivienda consume 9000 kWh al año y se autoconsume directamente el 40 % de la producción, ¿qué parte de su consumo cubre la instalación?

Ver la solución paso a paso

a) Producción

  • Diaria: E = P_pico · HSP · PR = 10 · 4,5 · 0,8 = 36 kWh/día
  • Anual: 36 · 365 ≈ 13 140 kWh/año

b) Cobertura del consumo

  • Energía autoconsumida: 0,40 · 13 140 ≈ 5256 kWh
  • Cobertura: 5256 / 9000 ≈ 58 % del consumo

El resto de la producción (unos 7900 kWh) se vierte a la red, y el resto del consumo se sigue comprando a la red, sobre todo de noche. Aumentar el autoconsumo directo (desplazando consumos a las horas de sol) o añadir baterías mejora esa cobertura.

Errores típicos

  • Confundir la potencia pico de los paneles (kWp) con la potencia del inversor (kW).

  • Usar la radiación global horizontal sin corregir por la inclinación y la orientación de los paneles.

  • Olvidar las pérdidas del sistema (temperatura, cableado, inversor, suciedad) al estimar la producción.

  • Confundir energía (kWh) con potencia (kW) al dimensionar baterías.

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