Calefacción solar
Calefacción solar se refiere aquí a desviar el excedente de electricidad fotovoltaica hacia un acumulador de agua caliente en lugar de exportarlo, no a colectores solares térmicos con circuito de glicol y estación de bombeo. Un desviador de energía lee el flujo neto en el punto de conexión a través de un contador inteligente o una pinza amperimétrica y modula ese excedente hacia una resistencia eléctrica, manteniendo la exportación cercana a cero. Seleccione según el número de fases, la potencia de la resistencia, el volumen del tanque y si su inversor ya dispone de una salida de relé controlable. Parte de nuestra gama de accesorios, junto con las bombas de calor. Guía
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Calefacción solar mediante excedentes fotovoltaicos, no mediante colectores solares térmicos
Dos tecnologías diferentes comparten el nombre de calefacción solar. Un colector solar térmico es un panel vidriado o un conjunto de tubos evacuados que transportan una mezcla de glicol, impulsada por una estación de bombeo y un controlador diferencial hacia un serpentín en el acumulador. Los dispositivos de esta categoría hacen algo diferente: aprovechan el excedente fotovoltaico que de otro modo se exportaría y lo dirigen a un calentador por inmersión resistivo en un acumulador de agua caliente convencional. No hay colector, ni glicol, ni un segundo circuito hidráulico.
El dispositivo de control se denomina habitualmente desviador de potencia, desviador de excedentes o controlador de calefacción FV. Se instala junto al cuadro eléctrico, monitoriza el flujo neto en el punto de conexión a la red y varía continuamente la potencia suministrada a la resistencia, normalmente en pasos de unas pocas decenas de vatios, para que la exportación instantánea se mantenga cercana a cero. Dado que el elemento es una resistencia simple, la conversión es cercana al 100 % de eficiencia en el punto de uso, y el acumulador se convierte en el almacén térmico más económico de la propiedad.
DESDE EL TERRENO
"El error que veo con más frecuencia es un desviador cableado para medir la salida del inversor en lugar de la acometida. La producción no dice nada sobre el excedente. El TC debe situarse en los cables principales, en el lado de la red de cualquier carga de la casa, de lo contrario, la unidad calienta el agua mientras el hervidor consume energía de la red y el cliente paga dos veces por el mismo kilovatio hora."
Ladislav Proc · Especialista en fotovoltaica, ONSA Plus
Cómo elegir un desviador de excedentes fotovoltaicos
Cuatro factores determinan la especificación: cuánto excedente produce realmente la instalación en un día medio, cuántas fases tienen el suministro y el elemento, qué tamaño tiene el acumulador y qué más compite por ese excedente, generalmente una batería o un cargador de vehículo eléctrico.
Siga este orden: confirme el punto de medición, compruebe el calentador por inmersión existente y su cableado, ajuste la capacidad del desviador al elemento y, solo entonces, configure la lógica de prioridad y la rutina contra la legionela.
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Cómo un desviador modula la potencia en lugar de conmutarla
Un relé solo puede encender o apagar completamente un elemento de 3 kW. Si el excedente es de 900 W, el encendido importa 2100 W de la red y el apagado exporta 900 W. Un desviador evita esto variando la potencia suministrada de forma continua.
- El control por ráfagas (burst-fire)<\/strong> deja pasar ciclos completos de red y omite otros, conmutando solo en el cruce por cero. Bajo ruido eléctrico, muy adecuado para cargas puramente resistivas.
- El control por ángulo de fase activa el triac a mitad de cada medio ciclo. Ofrece una resolución más fina, pero genera más contenido armónico y requiere un filtrado adecuado.
- La velocidad de regulación es más importante que la precisión nominal. Una unidad que reacciona en uno o dos segundos sigue el paso de una nube o el encendido de un hervidor sin exportar un pico de energía.
- Margen de potencia: el desviador debe estar dimensionado para la potencia total de la resistencia, no para el excedente medio. Una resistencia de 3 kW necesita una salida nominal de 3 kW, aunque rara vez funcione a plena potencia.
Por qué el medidor debe situarse en el punto de conexión
El desviador regula para alcanzar un objetivo de exportación cero, por lo que necesita una medición con signo de importación y exportación, no de producción. Dicha medición proviene de una pinza CT en los cables principales de entrada o de un medidor de energía Modbus instalado en la misma posición, aguas arriba de cada carga y de la conexión del inversor. Medir en el inversor, o aguas abajo de un subcircuito, proporciona un valor que no tiene relación con lo que ve el medidor de la compañía eléctrica.
- La orientación del CT determina el signo. Una pinza instalada al revés hace que la unidad caliente durante la importación y permanezca inactiva durante la exportación.
- Los suministros trifásicos requieren tres CT o un medidor trifásico. El hecho de que el excedente de una fase compense el consumo de otra depende de cómo realice la compañía eléctrica la compensación de fases en su país.
- Medición compartida: si un inversor de batería, un wallbox y un desviador miden por separado, pueden entrar en conflicto entre sí. Es preferible utilizar un único medidor que alimente el sistema a través de un enlace de datos.
Consejo práctico
Antes de pedir cualquier componente, desatornille la cubierta del calentador eléctrico y fotografíe la placa de características. Necesita la potencia de la resistencia, el tamaño de la rosca y la confirmación de que el termostato es de tipo capilar mecánico con un limitador térmico manual. Una resistencia con una placa de termostato electrónico no debe ser alimentada desde una salida modulada.
Compatibilidad de elementos y reutilización del calentador eléctrico existente
La salida de un desviador es exclusivamente para cargas puramente resistivas. La mayoría de los calentadores eléctricos estándar de 2 a 3 kW con termostato mecánico son aptos y pueden reutilizarse tal cual, lo que abarata la modernización.
- Aptos: resistencias simples con termostato capilar y limitador térmico, en un circuito dedicado con su propia protección RCD.
- No aptos: elementos con termostatos electrónicos o placas de control PTC, calentadores de agua por bomba de calor y cualquier carga inductiva o conmutada. Las formas de onda moduladas dañan la electrónica de control.
- Comprobación del estado: la acumulación de cal en la resistencia aumenta su temperatura superficial y acorta su vida útil. En zonas de agua dura, inspeccione o sustituya la resistencia antes de la puesta en marcha.
- Cableado: mantenga el termostato y el limitador originales en el circuito como límite de seguridad. El desviador modula la potencia, no sustituye la protección térmica.
Resistencias de calentamiento monofásicas y trifásicas
Las resistencias del acumulador pueden ser monofásicas, normalmente de 2 o 3 kW, o un conjunto de tres resistencias conectadas en estrella, normalmente 3 x 2 kW para un total de 6 kW. Ambos tipos requieren desviadores diferentes.
- Un desviador monofásico con una resistencia monofásica es la adaptación más sencilla y común, y cubre la mayoría de los excedentes domésticos de hasta unos 3 kW.
- El desviador trifásico modula cada fase por separado y puede absorber 6 kW o más. Es adecuado para instalaciones más grandes y acumuladores comerciales, y carga la red de forma simétrica.
- Configuración mixta: un conjunto de tres resistencias puede recablearse para que solo una sea alimentada por un desviador monofásico, dejando las demás conectadas al contactor convencional para la función de refuerzo (boost).
- Desequilibrio de fases: derivar 3 kW a una sola fase de un suministro trifásico es eléctricamente correcto, pero compruebe que esto no supere el límite de conexión de dicha fase.
Dimensionamiento del acumulador según el excedente diario
Calentar agua requiere aproximadamente 1,16 Wh por litro y kelvin. Por lo tanto, elevar 200 litros de 15 °C a 60 °C requiere unos 10,4 kWh, y un acumulador de 300 litros con el mismo incremento absorbe unos 15,7 kWh. Compare este valor con el excedente que su instalación exporta realmente en un día despejado, no con su potencia máxima.
- Acumulador demasiado pequeño: alcanza el punto de consigna del termostato al mediodía y el resto del excedente vuelve a la red.
- Acumulador demasiado grande: el excedente nunca alcanza una temperatura útil, las pérdidas por mantenimiento aumentan y el calentamiento de refuerzo sigue teniendo que terminar el trabajo.
- Regla general: un hogar que exporta entre 8 y 12 kWh en un día de verano se adapta bien a un acumulador de 200 a 300 litros con buen aislamiento.
- Estratificación: una resistencia en el tercio inferior calienta todo el volumen lentamente; una resistencia situada más arriba proporciona agua caliente utilizable más rápidamente con un excedente pequeño.
Prioridad frente a la batería y legionela
La electricidad excedente tiene más valor en una batería que en un acumulador, ya que la electricidad almacenada puede alimentar cualquier carga posteriormente, mientras que el calor solo puede ser agua caliente. El orden habitual es: primero las cargas de la casa, luego la carga de la batería, después el calentamiento del agua y, finalmente, la exportación. Muchos sistemas solo desvían el excedente por encima de un estado de carga determinado, por ejemplo el 80 %, de modo que el acumulador aprovecha lo que la batería ya no necesita.
No se puede confiar en un desviador para alcanzar la temperatura de pasteurización, ya que en una semana nublada es posible que el acumulador no supere los 45 °C, que es el rango donde se multiplica la Legionella. Mantenga programado un ciclo de alta temperatura de al menos 60 °C mediante la fuente de calor convencional, una caldera, una bomba de calor o el circuito de inmersión temporizado, normalmente una vez por semana, y mantenga instalados el termostato del acumulador y la válvula mezcladora.
Desviador o salida de relé propia del inversor
Muchos inversores híbridos y conectados a la red disponen de un contacto seco multifunción o una salida controlable que se cierra cuando el excedente supera un umbral durante un tiempo determinado. Es una opción más económica ya que no requiere un desviador independiente, pero conmuta en lugar de modular.
- Salida de relé inteligente: encendido y apagado con un umbral e histéresis, accionando un contactor. Sencillo y adecuado cuando los excedentes son elevados y constantes.
- Controlador de calefacción del fabricante: un dispositivo modulador vinculado a un ecosistema de inversores, controlado a través del mismo bus de datos y con monitorización completa en el portal del inversor.
- Desviador independiente: agnóstico a la marca, funciona con cualquier instalación existente y sigue operando si se sustituye el inversor.
Comparativa de opciones de control de calefacción por excedentes
| Opción | Cómo controla el elemento | Ideal para |
|---|---|---|
| Desviador monofásico | Modulación continua hacia el exportado cero, normalmente hasta 3 kW | Retrofit doméstico con una resistencia de inmersión existente de 2 a 3 kW |
| Desviador trifásico | Modula cada fase por separado, 6 kW y superior | Instalaciones grandes, acumuladores comerciales, carga simétrica |
| Relé inteligente del inversor | Encendido o apagado por encima de un umbral de excedente con histéresis | Instalaciones económicas donde el excedente es elevado y constante |
| Controlador de calor del fabricante | Modulación controlada a través del bus de datos del inversor | Obras nuevas que se mantienen dentro de un mismo ecosistema de inversores |
| Colector solar térmico | Circuito de glicol y estación de bombeo hacia una serpentina del acumulador | Una tecnología diferente, no es un dispositivo de excedentes fotovoltaicos |
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Preguntas frecuentes sobre la calefacción solar
¿Es esto lo mismo que los colectores solares térmicos?
No. Los colectores solares térmicos hacen circular una mezcla de glicol desde un panel de tubos vidriados o evacuados hacia una serpentina del acumulador. Los dispositivos aquí presentados aprovechan la electricidad excedente de un campo fotovoltaico existente y la modulan hacia una resistencia eléctrica de inmersión. No interviene ningún colector ni circuito hidráulico.
¿Puedo utilizar mi resistencia de inmersión actual?
Normalmente sí, siempre que se trate de un elemento resistivo simple de 2 a 3 kW con un termostato capilar mecánico y un limitador térmico. Los elementos con placas de termostato electrónico, control PTC o calentadores de agua por bomba de calor no deben alimentarse desde una salida modulada.
¿Por qué un desviador necesita un medidor en el punto de conexión?
Porque regula para lograr un exportado cero, lo que requiere una medición con signo de la importación y exportación en la acometida. Una pinza CT en los cables principales o un medidor inteligente en la misma posición ve lo mismo que el medidor de la compañía eléctrica. Medir la producción del inversor, en cambio, no proporciona una señal útil.
¿Necesito un desviador trifásico?
Solo si el acumulador tiene un conjunto de tres resistencias, normalmente 3 x 2 kW, o si el excedente supera regularmente los 3 kW aproximadamente. Un desviador monofásico con un solo elemento cubre la mayoría de los hogares. Las unidades trifásicas modulan cada fase por separado y cargan la red de forma simétrica.
¿De qué tamaño debe ser el acumulador de agua caliente?
Ajústelo al excedente diario. El agua necesita aproximadamente 1,16 Wh por litro por kelvin, por lo que 200 litros elevados de 15 °C a 60 °C absorben unos 10,4 kWh. Un hogar que exporte entre 8 y 12 kWh en un día de verano se adapta bien a un acumulador de 200 a 300 litros.
¿Debería el excedente cargar la batería o calentar el agua primero?
En la mayoría de los casos, primero la batería, ya que la electricidad almacenada puede alimentar cualquier carga posteriormente, mientras que el calor solo puede ser agua caliente. La lógica habitual desvía la energía al acumulador una vez que la batería supera un estado de carga establecido, por ejemplo el 80 %, o cuando se carga a potencia reducida.
¿La calefacción por excedentes protege contra la Legionella?
No, y no se debe confiar en ello. El excedente por sí solo puede dejar el depósito en el rango de crecimiento de 20 °C a 45 °C durante días. Programe un ciclo periódico de al menos 60 °C desde la caldera, la bomba de calor o el circuito de inmersión temporizado, normalmente una vez a la semana, y mantenga el termostato y la válvula mezcladora.
¿Puedo utilizar la salida de relé del inversor en lugar de un desviador?
Sí, cuando el excedente es abundante y constante. Un relé inteligente se cierra al superar un umbral y acciona un contactor, por lo que activa o desactiva la resistencia por completo. Esto provoca importaciones o exportaciones siempre que el excedente no coincida con la potencia de la resistencia, algo que un desviador modulador evita.
¿Funcionará con un calentador de agua de bomba de calor?
No a través de una salida modulada. Un calentador de agua de bomba de calor es una carga de compresor con su propia electrónica y nunca debe recibir una señal de onda recortada. Contrólalo, en su lugar, con una señal de conmutación limpia, un contacto de relé o su propia interfaz inteligente, si el fabricante lo permite.
¿Necesita el desviador su propio circuito y protección?
Sí. El circuito de inmersión debe ser un radial dedicado dimensionado para la resistencia, con su propio dispositivo de sobrecorriente y protección RCD, y un seccionador en el depósito. Mantenga el termostato original y el limitador térmico en el circuito como límite de temperatura.
El dimensionamiento del desviador, la compatibilidad de la resistencia y las normas de seguridad del agua caliente dependen del depósito específico, el cableado existente y la normativa nacional.
Acerca de ONSA Plus
Por qué los instaladores de toda Europa compran desviadores de excedentes a nosotros
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