De forma básica, los sistemas y elementos principales que conforman una instalación de autoconsumo son los siguientes:

  • Sistema de generación.
  • Sistema de regulación y conversión.
  • Sistemas auxiliares (cableado, equipos de acumulación, elementos de protección, equipos de medida).

Si bien, los sistemas de regulación, conversión y auxiliares son relativamente similares en todos los casos, el sistema de generación difiere notablemente en función de la tecnología y de la fuente energética empleada.

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Definiciones de cada componente

Sistema de generación

Se encarga de transformar la fuente energética (radiación solar, viento, corriente de agua, biomasa, residuos, etc.) en energía eléctrica. En función de la fuente utilizada el sistema de generación puede ser diferente:

  • Módulos fotovoltaicos. Convierten la energía luminosa de la radiación solar en energía eléctrica a través del denominado efecto fotovoltaico. La electricidad se obtiene en forma de corriente continua. Pueden ser albergados en estructuras fijas o en estructuras móviles que permiten el movimiento de los módulos con el fin de conseguir en todo momento la inclinación y orientación adecuadas para lograr el máximo rendimiento.
  • Aerogenerador. Convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. Está compuesto principalmente por la torre de soporte, el rotor con las palas o aspas, que es el elemento que gira por la acción del viento, y la góndola, donde se integra el generador, encargado de producir la electricidad a partir del movimiento del rotor, y otros elementos como el sistema de orientación. La electricidad puede ser generada en corriente continua o alterna atendiendo a la tecnología del aerogenerador.
  • Turbina hidroeléctrica. Requieren de la presencia de una corriente de agua con caudal suficiente en las inmediaciones del punto de consumo. Convierte la energía hidráulica (cinética + potencial) de la corriente de agua en energía eléctrica. Se trata de un conjunto turbina-generador, la turbina es el elemento accionado por la corriente de agua y el generador se encarga de transformar este movimiento en electricidad. Se han de considerar igualmente, como parte del sistema de generación, las infraestructuras para la canalización del agua (azud, canales, tuberías y depósitos).
  • Turbina de vapor. Integradas en centrales térmicas equipadas con sistema de producción de vapor, bien a través de calderas, bien a través de sistemas de aprovechamiento de calor (calores residuales) o bien a través de hornos incineradores. Se acoplan a alternadores, elementos encargados de producir la electricidad a partir del movimiento de la turbina. Además, disponen de sistemas de limpieza y evacuación de humos, de sistemas de intercambio de calor y/o, en función de la fuente energética utilizada para producir el vapor (biomasa, residuos, combustibles fósiles,…), pueden incorporar sistemas de almacenamiento, tratamiento y alimentación de combustible.
  • Turbina de gas. Al igual que las de vapor, se encuentran integradas en centrales térmicas equipadas con diferentes sistemas. Los sistemas involucrados son prácticamente los mismos, sustituyendo los equipos de producción de vapor por unidades de producción de gas. Entre las fuentes energéticas empleadas se encuentran la biomasa, del que se puede obtener biogás o gas pobre, y combustibles fósiles, tales como el gas natural o los GLPs. En función del gas utilizado el sistema difiere en cierto modo, pudiendo incorporar sistemas de almacenamiento, tratamiento y alimentación, entre los que destacan los digestores de residuos orgánicos para la obtención de biogás y los sistemas de gasificación de biomasa o residuos para la obtención de gas pobre.
  • Motor. Se trata de instalaciones que incorporan motores alternativos de combustión interna acoplados a generadores de producción eléctrica. Pueden ser alimentados por diferentes combustibles líquidos y gaseosos (gasóleo, gas natural, GLPs, biogás, gas pobre, etc.). Emplean sistemas de almacenamiento, tratamiento y alimentación diferentes en función del combustible utilizado.

Sistema de regulación

Incluye todos los elementos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de la instalación y maximizar su rendimiento eléctrico, Se sirve del sistema de monitorización, que proporciona información sobre las variables implicadas en el proceso (voltaje, intensidad, potencia de salida, radiación solar, velocidad del viento, caudal de agua, etc.), y de los dispositivos de protección eléctrica instalados, que actúan cuando se produce algún fallo en la instalación. En este sentido, permite la conexión y desconexión del sistema de generación o de las cargas conectadas al mismo. En instalaciones con elementos de acumulación eléctrica (baterías) integra igualmente el regulador de carga, encargado de gestionar la carga y descarga de estos equipos.

Equipos de acumulación

Estos sistemas de acumulación o almacenamiento de energía, basados en bancos de baterías eléctricas, sirven para almacenar la energía generada por el sistema cuando existen excedentes de generación o poco consumo, suministrándola en aquellos periodos en los que el consumo supera a la generación. En los sistemas aislados, se emplean para garantizar la disponibilidad de energía eléctrica. En las instalaciones de autoconsumo conectadas a la red eléctrica, la garantía de suministro viene dada por la propia conexión a red. En este caso, la utilización de sistemas de acumulación depende principalmente de un análisis económico en el que se tenga en cuenta si ofrece una mayor rentabilidad acumular y autoconsumir la energía excedentaria o verterla a red. Actualmente existen en el mercado diferentes tecnologías de baterías, entre los que se pueden destacar los sistemas tradicionales basados en plomo-ácido y los de más reciente aparición de ión-litio.

Elementos de protección

Incluyen protecciones frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones, derivaciones a tierra, etc. Actúan al producirse un hecho anormal en el funcionamiento de la instalación, provocando una alarma, la parada de algún grupo e incluso la parada total del sistema. Son incorporados con un doble fin, asegurar la integridad de todo el equipamiento de la instalación y proteger a las personas frente a contactos eléctricos directos e indirectos.

Inversor / conversor

Se  encarga  de  adaptar  la  energía  eléctrica  generada  a  las  condiciones  demandadas,  tanto  por  la  red interna del consumidor como por la línea eléctrica externa de conexión, con el fin de garantizar en todo momento  la  calidad  del  suministro.  En instalaciones  que  generan  la  electricidad  en  corriente  continua, como  las  fotovoltaicas  o  algunas  eólicas,  su  función  principal  consiste  en  convertir  ésta  en  corriente alterna.

Equipos de medida

El equipo de medida es el elemento encargado de contabilizar los niveles de energía eléctrica (kWh) autoconsumidos, consumidos de la red eléctrica y vertidos a la propia red, de cara a la aplicación de peajes y cargos y/o a su posible remuneración. Los equipos de medida empleados deben ajustarse a los requisitos establecidos en el Reglamento aprobado por el Real Decreto 1110/2007, de forma que se garantice una correcta medición. Con carácter general, se encuentran integrados en los sistemas de telegestión de la compañía eléctrica.

Punto frontera

Punto de conexión y de separación entre el equipamiento eléctrico propiedad del consumidor y la red eléctrica pública de distribución y transporte.

Transformador

Este equipo es necesario en instalaciones con conexión a la red eléctrica en alta tensión y es el elemento permite adaptar el nivel de tensión de la instalación de generación al valor requerido por la red. Este equipo puede ser compartido entre la instalación de generación y la de consumo, por lo que el sentido del flujo de energía a través del mismo dependerá de las condiciones reales de operación de la instalación en cada instante.