Diseño y dimensionado eléctrico de una vivienda unifamiliar con autoconsumo mediante instalación fotovoltaica | Design and electrical dimensioning of a single-family house with self-consumption by means of a photovoltaic installation

RESUMEN: Debido al incremento de la población mundial experimentado en las últimas décadas, la necesidad de expansión de las ciudades mediante la construcción de nuevas infraestructuras, tales como edificios o viviendas unifamiliares, se ha visto incrementado dentro del ámbito de la ingeniería y la arquitectura actual. Una de las bases fundamentales de dichas viviendas es la correspondiente instalación eléctrica, a partir de la cual, sea posible alimentar de corriente eléctrica a todos y cada uno de los aparatos presentes dentro de ella. Del mismo modo, el auge de las energías renovables en el ámbito de generación de energía eléctrica ha propiciado un cambio significativo de cara al futuro, proclamándose como las grandes apuestas a utilizar para una sociedad medioambientalmente sostenible, abasteciendo el aumento de la demanda eléctrica existente por parte de los consumidores. Es por ello por lo que el presente trabajo centra su atención en el desarrollo de un estudio práctico de aplicación para el dimensionamiento de la instalación eléctrica de una vivienda unifamiliar, ubicada en la zona de Cueto del municipio de Santander, en la comunidad de Cantabria. En el trabajo se exponen cada uno de los pasos a realizar para una correcta definición de la instalación, detallando la normativa empleada en España para dicha labor, así como, representando el esquema unifilar correspondiente al resultado obtenido. El objetivo de la instalación es el abastecimiento de todos los receptores integrantes dentro de la vivienda, cumpliendo al mismo tiempo con los estándares de seguridad, tanto para las personas como para los diferentes circuitos y dispositivos que conforman el sistema. A continuación, dentro del ámbito de las energías renovables, se realiza para la vivienda un estudio de cálculo y dimensionado de una instalación solar fotovoltaica aislada, uno de los sistemas de generación mediante fuentes renovables más utilizados en los últimos años. Dicha instalación, permitirá la posibilidad de obtener energía eléctrica útil mediante la transformación de la radiación solar incidente disponible en la zona, proporcionando a la vivienda un grado de autoconsumo constante a lo largo del año. Al mismo tiempo, se desarrolla un estudio para la determinación de la radiación disponible en la zona de ubicación del inmueble mediante el uso de herramientas web, seleccionando la correspondiente inclinación de los módulos fotovoltaicos, el número total a emplear y los esquemas de conexión necesarios para su materialización. Una vez dimensionado tanto la instalación interior como la fotovoltaica, se desarrolla el cálculo de los costes asociados a la ejecución de cada parte, mediante la elaboración del presupuesto. En este, se evidencia la elevada inversión que requiere una instalación solar de estas características, ascendiendo su coste hasta los QUINCE MIL SETECIENTOS SIETE EUROS CON SESENTA Y DOS CÉNTIMOS (15.707,62€), evidenciando el principal inconveniente de este sistema de generación, cuyos beneficios son a largo plazo. Finalmente, se detalla la potencia contratada necesaria y la tarifa a emplear para la vivienda. En base a ello, se desarrolla un análisis comparativo de los distintos precios que las compañías distribuidoras ofrecen para dicha tarifa, evidenciando mediante los resultados obtenidos, el aumento de los precios correspondientes a los términos de potencia y energía, incremento propiciado por el encarecimiento de los costes de producción, la alta demanda de los consumidores o la insuficiencia en el mix de producción de electricidad disponible actualmente.

ABSTRACT: Due to the increase in the world population experienced in recent decades, the need for expansion of cities through the construction of new infrastructures, such as buildings or single-family homes, has increased within the field of current engineering and architecture. One of the fundamental bases of such houses is the corresponding electrical installation, from which, it is possible to feed electric current to each and every one of the devices present within it. In the same way, the rise of renewable energies in the field of electric power generation has brought about a significant change for the future, proclaiming themselves as the big bets to be used for an environmentally sustainable society, supplying the increase in the existing electricity demand by consumers. It is for this reason that the present work focuses its attention on the development of a practical study of application for the sizing of the electrical installation of a single-family house, located in the area of Cueto in the municipality of Santander, in the community of Cantabria. In the work, each of the steps to be carried out for a correct definition of the installation are exposed, detailing the regulations used in Spain for such work, as well as, representing the single-line diagram corresponding to the result obtained. The objective of the installation is the supply of all the receivers inside the house, complying at the same time with the safety standards, both for people and for the different circuits and devices that make up the system. Next, within the field of renewable energies, a calculation and sizing study of an isolated photovoltaic solar installation, one of the most widely used renewable energy generation systems in recent years, is carried out for the house. This installation will allow the possibility of obtaining useful electrical energy by transforming the incident solar radiation available in the area, providing the house with a constant degree of self-consumption throughout the year. At the same time, a study is carried out to determine the available radiation in the area where the building is located using web tools, selecting the corresponding inclination of the photovoltaic modules, the total number to be used and the connection diagrams necessary for its materialization. Once both the interior and the photovoltaic installation have been dimensioned, the calculation of the costs associated with the execution of each part is developed, through the preparation of the budget. In this, the high investment required for a solar installation of these characteristics is shown, with a cost of FIFTEEN THOUSAND SEVEN HUNDRED SEVEN EUROS AND SIXTY TWO CENTS (15,707.62€), showing the main disadvantage of this generation system, whose benefits are long term. Finally, the necessary contracted power and the tariff to be used for the house are detailed. Based on this, a comparative analysis of the different prices that the distribution companies offer for this tariff is developed, showing through the results obtained, the increase in the prices corresponding to the terms of power and energy, an increase caused by the increase in production costs, the high demand of consumers or the insufficiency in the mix of electricity production currently available.

Grado en Ingeniería de los Recursos Energéticos