Antes de que alguien piense en instalar un sistema solar fotovoltaico en su casa, debería pensar en mejorar la envolvente del edificio. Eso significa que no hay una casa con fugas, corrientes de aire y mal aislamiento. Con suerte, tampoco debería haber el sistema de climatización en un ático caliente o frío. Una envolvente de construcción sellada es donde el mejor retorno de la inversión es, ROI. Una envolvente compacta del edificio, bajas cargas de calefacción y refrigeración, electrodomésticos e iluminación Energy Star, es fácil de lograr en una casa nueva, pero podría ser difícil y costoso dependiendo de qué tan mala sea la casa existente.

EL OBJETIVO PARA VIVIENDAS NUEVAS O EXISTENTES ES TENER LA DEMANDA DE ENERGÍA MÁS  BAJA POSIBLE

PARA INSTALAR EL SISTEMA SOLAR MÁS PEQUEÑO POSIBLE

Es necesario tener en cuenta varios otros factores antes de seleccionar qué sistema solar es el mejor para su hogar; orientación y espacio del techo, ángulo, costo del sistema, eficiencia y compensación de carbono. La eficiencia típica de los paneles fotovoltaicos de silicona normales es entre 15-23%. Me gustan los sistemas SunPower con un 20-23% de eficiencia, según el modelo, y una gran garantía. SunPower Equinox es el único sistema de panales solares más almacenamiento de energía para el hogar diseñado por una compañía. Con el costo actual de los sistemas fotovoltaicos, no tiene sentido instalar sistemas solares de calentadores de agua.

En diciembre de 2020, el Congreso aprobó una extensión de la ITC, que proporciona un crédito fiscal del 26% para los sistemas instalados en 2020-2022 y del 22% para los sistemas instalados en 2023 (los sistemas instalados antes del 31 de diciembre de 2019 eran elegibles para un 30% crédito fiscal.) El crédito fiscal vence a partir de 2024 a menos que el Congreso lo renueve.

Con nuestras casas, un análisis de eficiencia energética de Energy Rater de su casa determinará los requisitos de kWh diarios o anuales proyectados. Un minorista de sistemas fotovoltaicos lo utiliza para dividir entre las horas pico de sol y calcular la potencia de kW necesaria. Luego dividirá la producción de kW por la eficiencia del panel para obtener la cantidad de paneles solares necesarios para su sistema.

La calculadora PVWatts estima la producción de energía y el costo de la energía del sistema de energía fotovoltaica conectado a la red. Permite a los propietarios de viviendas y a la industria estimar el rendimiento de una posible instalación fotovoltaica. Consulte la Calculadora del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, NREL: pvwatts.nrel.gov

Factores adicionales a considerar:

  • Sistema de 10 kW Sobre Techo de Metal

    Presupuesto

  • Recursos solares, o la cantidad de kWh / m² / día que tiene en su área.
  • Almacenamiento de energía, como en baterías.
  • Opciones de disponibilidad del sistema, proveedores, instaladores, medición neta y conectividad a la red.
  • Regulaciones de zonificación y permisos.
  • Impactos ambientales.
  • Créditos e incentivos fiscales.

Suponiendo que tiene un sistema de paneles fotovoltaicos de la misma eficiencia solar, la efectividad de producción de un sistema tiene más que ver con la cantidad de “horas de sol” o recursos solares que obtiene un área geográfica durante el año y cuánta cobertura de nubes, Especialmente en invierno. Los estados del norte reciben menos horas de sol que el sur, e incluso menos horas de sol que el suroeste, como AZ, NM y TX. Durante los meses de verano, todo Estados Unidos recibe abundantes cantidades de irradiancia horizontal global (GHI).

La cantidad de radiación solar por día se mide en kWh / m² / día. Las áreas PNW y Great Lake reciben menos radiación solar porque reciben más nubes durante el invierno, el aire más denso y pesado, con mayor humedad, detienen más rayos solares. En promedio, las regiones lejanas del norte de los EE. UU. Obtienen menos de 4kWh / m² / día, mientras que el extremo suroeste de los EE. UU. Obtiene más de 5,75 kWh / m² / día. A medida que avanza hacia el suroeste, donde el aire es más seco y hay menos nubes, aumenta la penetración de la radiación solar. Annual Solar GHI.

Todo esto significa que, si planea producir una cantidad porcentual de sus necesidades totales de energía de kWh por año para una casa de 2,000 pies² en Seattle o Buffalo, podría necesitar hasta un 50% más de paneles fotovoltaicos que si la misma casa es ubicado en Tucson, Las Vegas o Albuquerque.

Si alguien quiere explorar y explorar una gran cantidad de datos, herramientas y mapas de recursos solares, consulte el sitio web de NREL. Es toda la información GRATUITA. Ver NREL.

SISTEMAS SOLARES TODOS-EN-UNO

Comenzaré diciendo que para la mayoría de los sistemas fotovoltaicos conectados a la red, el respaldo de la batería no tiene sentido económico en la mitad sur de los Estados Unidos. En otras palabras, el ROI aún no está allí, para la mayoría de las personas. En las zonas climáticas del norte, mucho depende de la infraestructura de la red. Los municipios más antiguos, con líneas eléctricas aéreas, tienen muchos problemas en climas fríos, y cuando se interrumpe la energía, puede ser por mucho tiempo. Además, en el sur, el precio de la electricidad conectada a la red es relativamente económica en la mayor parte de la mitad sur de los EE. UU.

La batería de respaldo siempre tiene sentido cuando la casa se construye en un área sin red, y/o llevar la energía de la red al sitio cuesta demasiado.

Las baterías duran entre 5 y 15 años. Espere reemplazarlos una o más veces durante la vida útil del sistema fotovoltaico de 25-30 años.

Equipo típico en un sistema solar residencial:

  • Equipo de PV y Medidor Neutral

    Paneles solares: los paneles monocristalinos están hechos de silicio cristalino.

  • Bastidores: los sistemas de bastidores permiten el montaje de paneles en el techo.
  • Inversor de Corriente Alterna (cadena, microinversores u optimizadores de potencia): los inversores convierten la corriente continua (CC) producida por los paneles solares en la corriente alterna (CA) que utilizan los hogares.
  • Cargador de batería de Corriente Alterna: una unidad de carga independiente que se conecta a una toma de corriente estándar (o un generador) para reponer un banco de baterías con poca carga.
  • Interruptor de transferencia automático (cuando la energía de la red está disponible): se utiliza para alimentar sus dispositivos hasta que la batería solar esté baja, luego cambiará a la energía de la red o las baterías.
  • Disyuntores: además de los fusibles, los disyuntores de cadena proporcionan protección de los módulos fotovoltaicos. Protegen los módulos fotovoltaicos de las corrientes de falla.
  • Monitoreo solar: le permite ver cuánta energía se genera por hora, día o año.
  • Baterías: la mayoría de las nuevas tecnologías de almacenamiento de energía en el hogar utilizan alguna forma de composición química de iones de litio. Las baterías de iones de litio son más livianas, más compactas y tienen una mayor profundidad de descarga y una vida útil más larga en comparación con las baterías de plomo ácido. Sin embargo, las baterías de iones de litio son más caras que las baterías de plomo ácido.
  • Net Meter (si está disponible): Net Energy Metering, NEM, es un incentivo solar que le permite almacenar energía en la red eléctrica. Cuando sus paneles solares producen más electricidad de la que necesita, esa energía se envía a la red a cambio de créditos. Luego, en la noche u otros momentos en que sus paneles solares no están produciendo o no están produciendo, obtiene energía de la red y utiliza estos créditos para compensar los costos de esa energía.

SunPower Equinox es un sistema diseñado y diseñado por una sola compañía, con la gran garantía típica de SunPower. Este sistema empaquetado todo en uno agrega almacenamiento cuando se necesita energía de respaldo durante un corte de energía, y también ayuda a reducir los cargos por hora pico de las compañías de servicios públicos.

DISEÑO DE TECHO CON SISTEMAS DE PANELES SOLARES

Estas guías se aplican a los paneles solares montados en el techo. Estos sistemas se han instalado durante mucho tiempo, generalmente instalados sobre un techo de tejas de asfalto, lo que aumenta la probabilidad de goteras acortando la vida útil de la mayoría de los sistemas de techo. Los techos de metal, teja de barro o cerámica y membrana son una buena opción con algunos diseños de casas.

  • Diseñe la inclinación y orientación del techo para obtener la máxima eficiencia solar en su ubicación.
  • Los paneles orientados al sur producen 10-20% más electricidad durante todo el año que los paneles fotovoltaicos orientados al oeste.
  • Diseñe armazones o miembros de estructura con una carga estructural adicional del 15-25 psf.
  • No es necesario aumentar la carga estructural para un techo si se utilizan tejas solares o películas delgadas.
  • Si los paneles están expuestos a fuertes vientos y / o zonas sísmicas, consulte con un ingeniero estructural en su área.
  • Instale un área despejada, aproximadamente el doble del área total del panel para acomodar los códigos de protección contra incendios.
  • El material del techo debe tener una vida económica por más de 25 años de garantía. El metal, el cobre, las tejas y la pizarra suelen tener techos de más de 50 años. Piense en el cambio de techo antes de instalar PV, los costos de cambio de techo una vez que se instala PV aumentan considerablemente.
  • La sombra no es bueno. El uso de microinversores en lugar de inversores de cadena ayuda a aumentar el rendimiento del panel entre 4-14%, por NREL.
  • Compruebe PV Watts Calculator, un software de modelado de rendimiento
  • Instalar refuerzos estructurales adicionales
  • Instale el revestimiento del techo de 5/8 “-3/4”, atornillado.
  • Hay muchas soluciones de montaje que penetran, o no, en los materiales del techo, como montajes intermitentes, abrazaderas, bastidores , módulos de inclinación o montajes basados ​​en rieles
  • Compruebe sus códigos con su departamento de construcción y fuego en su ciudad.
  • Los paneles tienen distancias mínimas de crestas, valles, bordes, penetraciones, tragaluces, escotillas, escotillas de ventilación y vías de acceso al techo.
  • Verifique la altura del panel y el espacio libre de acumulación de nieve.
  • No se pueden instalar paneles que reflejen en las ventanas de los vecinos o el revestimiento de la casa, como revestimiento de vinilo.
  • No puede exigirle a un vecino que corte un árbol para instalar su sistema de PV.
  • Estudie las guías de NREL y NRCA para instalaciones de sistemas fotovoltaicos montados en los techos.
  • No todos los sistemas fotovoltaicos son iguales. Póngase en contacto con los fabricantes de los sistemas para obtener guías y recomendaciones de diseño.
  • Integre el diseño del sistema entre el diseñador de la casa, el constructor, el techador, el electricista y el contratista fotovoltaico.

TECHO INCLINADO – Metal

  • El techo metálico es la más compatible de todos los sistemas de techado para instalaciones fotovoltaicas.
  • Requiere la inclinación del techo mayor de 2/12.
  • Ahorro de costos, robustez y durabilidad son los mejores atributos.
  • Las abrazaderas hacen que sea más fácil agarrar costuras e instalar bastidores o montajes basados ​​en rieles.
  • Evita que las tejas viejas a base de petróleo vayan al basurero de la ciudad.

TECHO INCLINADO – Teja de Asfalto

  • La instalación bien detallada es crucial. Hay demasiadas penetraciones.
  • Requiere la inclinación del techo mayor de 2/12.
  • La vida útil de los techos de tejas asfálticas, usualmente 20 años, es mucho más corta que la vida útil de un sistema fotovoltaico. Por lo tanto, las renovaciones son comunes, con altos gastos.
  • La mayoría de las renovaciones requieren la eliminación y reinstalación de la matriz PV, lo que agrega costos.
  • La mayoría de los fabricantes de techos de tejas de asfalto no cubren los daños causados por el sistema fotovoltaico.
  • Las penetraciones en el sistema de techado crean problemas de humedad y aumentan la vida útil del techo.

TECHO INCLINADO – Tejas de Barro, Pizarra o Concreto

  • Los techos de tejas son caros, pero el costo puede compensarse con una larga vida útil, hasta 100 años.
  • Requiere la inclinación del techo mayor de 4/12.
  • Muy pesado. Agregue un mínimo de 15-25 psf al diseño estructural del techo.
  • Las tejas son frágiles. Vienen muchas tejas rotas y otras se rompen en la instalación, planee pedir tejas adicionales.
  • Instalación difícil. Requiere instaladores expertos y experimentados. He descubierto que funciona mejor instalar el “Área de bastidores” con un solo techo de metal o asfalto con costura fija y el resto en tejas, instalación comúnmente llamada “pelar y listo”.

TECHO INCLINADO – Teja Solar

  • Requiere la inclinación del techo mayor de 2/12.
  • Bastante nueva tecnología hecha para integrarse con el herpes zóster regular o solo, pero aún sin refinar y tiene muchos problemas que resolver. ¡Manténganse al tanto!
  • Ligero y fácil de instalar, pero los costos son altos.
  • Más estéticamente agradable que los paneles solares, especialmente en la elevación frontal.
  • La eficiencia solar es de alrededor del 10-12%. Algunas tejas Mono-Si tienen una eficiencia del 15-20%, pero son muy caras.
  • La esperanza de vida es entre 20-30 años, mucho menos que un panel solar en un techo de metal.

TECHOS PLANOS – Membranas de techo

  • Requieres una inclinación del techo de .25/12 mínimo.
  • Instale la membrana con mayor espesor de milésimas para protección.
  • Termoplástico blanco TPO, una membrana pegante y altamente reflectante que proporciona mayor

resistencia al calor y protección UV. Aumenta la eficiencia en un 10% -15%, en comparación con las membranas oscuras, como EPDM, con baja reflectividad.

  • Instalación de 2 capas, escalonadas y pegadas, espuma rígida de alta compresión y cubierta de tablero bajo TPO.
  • Sistemas de Balaste son las instalaciones fotovoltaicas más comunes. Más fácil, menos costoso, pero debe proteger el techo de los sistemas de metal y lastre, como bloques de concreto, etc.
  • Tenga cuidado de que las bandejas de lastre puedan bloquear y/o inhibir el drenaje adecuado.
  • Los sistemas sin balasto deben estar unidos observando un buen manejo de la humedad con sistemas de fijación de membrana no penetrantes, como el U-Anchor de Anchor Products.
  • Es posible que sea necesario instalar paneles a varios pies de distancia de los parapetos. Verifique la altura del parapeto para ver si hay sombra.

SISTEMAS SOLARES DE LAMINADOS DE PELÍCULA

  • Los sistemas solares fotovoltaicos en laminado son una tecnología que pretende simplificar las instalaciones. Los laminados de peso ligero, que se instalan despegando una membrana de soporte y pegando el PV de lámina delgada a un techo metálico.
  • La eficiencia de los módulos de láminas delgada son entre 11-17 %, por lo que el espacio del techo está en una prima.
  • Las pruebas de laboratorio muestran una degradación significativa más rápida en comparación con los paneles fotovoltaicos convencionales.
  • Difícil de encontrar en los Estados Unidos.
  • No tengo experiencia con estos sistemas, así que no puedo decir mucho más.

SISTEMAS DE PANELES SOLARES MONTADOS EN SUELO

  • El montaje estándar en el suelo utiliza un marco de acero o madera en losas de hormigón, cimientos o pilares para instalar paneles. Por lo general, son estacionarios.
  • Algunas monturas estándar de metal se pueden ajustar manualmente para la eficiencia de las temporadas climáticas.
  • Los sistemas de montaje en poste admiten varios paneles y generalmente tienen sistemas de seguimiento del sol.
  • Los sistemas de seguimiento maximizan la productividad solar, generalmente un 25% más, por lo que se requieren menos paneles, pero son más caros.
  • Los sistemas de un solo eje siguen al sol durante todo el día a medida que se mueve por el cielo. Esto produce el mejor rendimiento.