Guía Para Construir Tu Hogar Con Energía Solar

La tecnología moderna hace que sea rentable y sensato construir una casa que funcione 100% con energía solar, sin facturas de servicios públicos y con una huella de carbono mínima.

En Gecko Solar Energy, hemos ayudado a miles de propietarios a lograr su sueño de vivir en una casa con energía solar, ya sea que trabajemos directamente contigo o con tu constructor o arquitecto.

Esta guía está diseñada para quienes están en el proceso de construir una nueva casa, aunque muchos de los conceptos también se aplican a las casas existentes.

La ventaja de construir una casa nueva es que puedes hacerlo desde el principio. Mientras que en una casa existente tienes que hacer todo lo posible con las decisiones tomadas por los propietarios anteriores, en una casa nueva, puedes tomar decisiones de diseño que te permitirán ahorrar dinero y, al mismo tiempo, permitir que tu casa sea más limpia y ecológica.

1 – La energía solar tiene sentido en México

La República Mexicana es considerada uno de los países con mayor futuro en el ámbito de la energía solar fotovoltaica según la Asociación Europea de energía solar FV, debido a su alta irradiación solar (5.2 kWh/m2). México recibe altos niveles de irradiación solar en la gran mayoría de su territorio.

• Los paneles solares han bajado de precio en un 75% desde 2004. Esta reducción en el costo significa que el costo total de la electricidad de la energía solar es mucho más barato que el de la red a lo largo de la vida de tu hogar.

• La electricidad solar se puede utilizar para calentar y enfriar tu hogar. Si bien es excelente ahorrar dinero en tu factura de electricidad, la energía solar realmente se convierte en una inversión valiosa cuando se utiliza para alimentar equipos de calefacción y refrigeración, como bombas de calor modernas para clima frío y calentadores de agua con bomba de calor . Al construir una casa hermética y bien aislada , reduce la necesidad de construir una costosa monstruosidad de un sistema de calefacción, liberando fondos para pagar la bomba de calor y el combo solar (más sobre eso en breve).
  
• Los paneles solares son increíblemente confiables . Los paneles solares tienen una garantía de 25 años y se espera que tengan una vida útil de más de 40 años. Se ha probado que los paneles solares de la década de 1970 siguen produciendo la mayor parte de su potencia de salida original, y los paneles actuales están diseñados con un estándar mucho más alto. Sin partes móviles, un sistema de paneles solares es uno de los sistemas mecánicos más confiables y duraderos en los que puedes invertir.

2 – Constrúyela mejor

El consejo más importante que tenemos ni siquiera se refiere a la energía solar … se trata de la casa en sí. ¡Constrúyela mejor!

Si bien los códigos de construcción se han vuelto más estrictos en cuanto a la eficiencia energética, todavía creemos que una casa construida por código está muy por debajo del aislamiento / hermeticidad mínimos que cualquier persona razonable querría. Realmente no cuesta mucho más dinero construir una casa más cerrada y mejor aislada, y el esfuerzo para hacerlo resultará en grandes ahorros en el futuro, en términos de facturas de energía que no necesitas pagar y contaminación de carbono, te mantendrás fuera de la atmósfera.

3 – Constrúyela en la dirección correcta

¡¡El techo importa !! Algunas decisiones sobre cómo diseñar y orientar tu hogar pueden tener un gran impacto en la energía solar.

• Todo el mundo sabe que el sol sale por el este y se pone por el oeste … ¿Pero sabías que sigue el horizonte sur mientras lo hace? Es por eso que los paneles solares (en el hemisferio norte) se orientan hacia el sur. El sol está relativamente más alto en el horizonte durante el verano y relativamente más bajo en el invierno.

• El sur “verdadero” en Nueva Inglaterra está a 195 grados en la brújula (ligeramente al oeste del sur magnético).
  
• Una matriz solar perfecta estará en un techo inclinado (6/12 a 12/12) orientado a +/- 15 grados del sur verdadero. Dicho esto, los paneles solares producirán hasta el 90% de su potencia nominal incluso en más al este y al oeste. orientaciones , por lo que si el sitio de tu futura casa hace imposible una orientación hacia el sur, no significa que la energía solar no sea una gran inversión.

• SIN SOMBRA: los árboles de sombra (u otras obstrucciones) tienen un efecto negativo grave en la producción solar.
• Los diseños de techo simples (buhardillas mínimas, conductos de ventilación de plomería, chimeneas, etc.) son mucho mejores para la energía solar. Coloca conductos de ventilación y chimeneas en el lado norte del techo, si es posible.
• Si absolutamente no puedes diseñar tu techo de tal manera que sea compatible con la energía solar, ¡puedes instalar la energía solar en otro lugar! Tenemos disponibles opciones de toldos solares, seguidores solares de doble eje y paneles solares montados en el suelo.

4 – Alimenta tu hogar con energía solar

Hay tres formas principales de utilizar la energía solar:

• Fuera de la red: una verdadera vivienda “fuera de la red” no está conectada físicamente a la red eléctrica y, por lo general, utiliza baterías para proporcionar energía de carga base, recargada por paneles solares y / o un generador de combustible fósil. Estar fuera de la red significa que tiene limitaciones significativas en la cantidad de cargas de energía que puedes usar (¡ya que la tecnología de la batería todavía es relativamente costosa y hay límites estrictos para la cantidad de energía que puede producir en invierno!) Y solo tiene sentido en situaciones que son extremadamente. Es difícil conectarse a la red pública, es decir, construir una casa en una montaña o en una isla.

• Conectado a la red: el 99% de las instalaciones solares en los Estados Unidos están conectadas a la red, lo que significa que todavía tienen una conexión física a la red de servicios públicos, pero también pueden producir su propia energía solar.Bajo este arreglo, trata la empresa de servicios públicos como una batería gigantesca: cada vez que sale el sol, tu hogar produce y consume su propia electricidad solar, pero cualquier exceso puedes enviarlo a la red. Por la noche o cuando hace mal tiempo, utiliza la energía de la red eléctrica como de costumbre.Las empresas de servicios públicos están obligadas por ley a otorgar créditos por cualquier energía solar que envíes a la red, en virtud de un acuerdo denominado “medición neta”. Varía, pero en la mayoría de los lugares, obtienes un crédito 1: 1 o 1 unidad de energía solar exportada = 1 unidad de crédito para servicios públicos que puede usar más adelante.

• Conectado a la red con respaldo de batería: lo mejor de ambos mundos es tener un panel solar conectado a la red (que permite que su energía solar produzca tanta energía como sea posible sin límites en el tamaño de la batería) con respaldo de batería (de modo que si el la red se apaga, tienes una fuente de energía de respaldo). Las soluciones modernas de respaldo de batería incluyen los sistemas Tesla Powerwall, Sonnen y Pika Energy fabricados en Maine.

Dimensionar

Para esta guía, asumimos que vas con una de las opciones solares conectadas a la red.

En un sistema eléctrico solar conectado a la red , con o sin batería de respaldo, el objetivo generalmente es lograr cero neto, es decir, al final del año tu hogar habrá producido tanta electricidad como consumió. Esto no siempre es posible (especialmente si estas calentando con energía solar y también con un automóvil eléctrico), ¡pero es un objetivo digno!

Estimación de electricidad de “carga de enchufe”

Antes de entrar en calefacción y refrigeración, comenzamos con una estimación de las ‘cargas de enchufe’: la cantidad de energía que necesitas para tus electrodomésticos, dispositivos electrónicos, bomba de pozo, etc.

¡Esto es complicado! No hay dos familias iguales, y dos familias que viven en la misma casa pueden tener facturas de electricidad MUY diferentes dependiendo del comportamiento de los ocupantes. Una vez que comiences a trabajar con un especialista en diseño solar de Gecko Solar, haremos un análisis más exhaustivo para construir un modelo más complejo.

¿Qué hay en un Watt?

• La electricidad se mide en unidades llamadas kilovatios (1000 vatios) . Esto representa la potencia instantánea, al igual que las millas por hora miden la velocidad de un vehículo, pero no tu viaje en el tiempo.
• La electricidad se factura en unidades denominadas kilovatios-hora . Esta es la cantidad de energía total como expresión de kilovatios y tiempo. Esto es como medir cuántas millas viajó un automóvil y promediar las millas por hora durante ese período de tiempo.
• Las matrices de paneles solares generalmente se venden en kilovatios (la clasificación de ‘placa de identificación’ de los paneles a pleno sol), pero es mucho más importante comprender cuánta energía producirán con el tiempo, o su potencial de kilovatios-hora (kWh).
• Cada 1kw de paneles solares (aproximadamente 3) = 1200 kWh al año de producción solar en un sitio solar decente en nuestra región.

5 – Calienta tu hogar con energía solar

Todo esto es posible gracias a las modernas bombas de calor . Las bombas de calor modernas para clima frío funcionan mediante un proceso de refrigeración similar al que funciona el refrigerador de tu hogar. 

El calor se extrae del aire exterior del ambiente (hasta temperaturas de alrededor de -15 ° F) y se transfiere a tu hogar. Dado que la bomba de calor se mueve, no genera calor, es muy eficiente. ¡Alimentada por energía solar, una bomba de calor puede calentar tu hogar por el equivalente a alrededor de $ 1 / galón de aceite!

Si bien es posible mantener calientes las casas viejas con corrientes de aire con bombas de calor, son mucho más efectivas cuando se usan en una casa hermética y bien aislada, ¡de ahí nuestra recomendación de que construyas una!

Si construyes una casa de buena calidad, puedes calentar principalmente con bombas de calor e instalar un pequeño sistema de respaldo (por ejemplo, una estufa de leña o de pellets o un zócalo eléctrico) para complementar las bombas de calor durante los períodos de clima frío extremo.

Dado que las bombas de calor funcionan con electricidad, puedes utilizar la energía solar que almacenas en verano como fuente de combustible en invierno.

Dimensionando

¡Nos encanta diseñar un sistema de bomba de calor para toda la casa! Estas son algunas de las consideraciones que entran en juego:

• ¿Cuáles son los pies cuadrados aproximados (y el volumen) del espacio? ¿Cuantos cuartos? ¿Cuál es el diseño?
• ¿Cuál es el nivel de aislamiento aproximado de la vivienda? ¿Está aislado por encima del código?
• ¿Hay sótano completo, espacio de acceso o losa a nivel?

Una vez que tengamos algunas de estas especificaciones, podemos comenzar a ejecutar fórmulas para calcular cosas como:

• Necesidades de calor previstas por hora en el peor invierno.
• Necesidades de calor esperadas durante toda la temporada de invierno.
• Salida de calor por unidad de bomba de calor interior.

¡Y usa esas combinaciones de factores para diseñar un sistema viable!

El siguiente paso, una vez que tengas un plan para un sistema de calefacción totalmente eléctrico, es averiguar cuántos paneles solares necesitarás para alimentarlo.

¡Ve a nuestra casa 100% solar (más calculadora) para pesar!

kWh y BTU

Los kilovatios-hora (kWh) y las unidades térmicas británicas (BTU) son unidades de energía, y las primeras tienden a utilizarse para electricidad y las segundas para calefacción. 1kWh = 3.412 BTU.

Dado que podemos convertir fácilmente entre unidades, podemos desarrollar una estimación de cuánta energía eléctrica se necesitará para producir suficiente energía térmica para mantener un espacio cómodo.

• En primer lugar, las bombas de calor generan 2,5 unidades de BTU por cada 1kWh que consumen (un concepto llamado “Coeficiente de rendimiento” o COP).
• Eso significa, 1kWh de electricidad = 8.530 BTU de energía térmica.
• Cada 1 kilovatio de paneles solares = ~ 1200 kWh de electricidad solar cada año.

Variará, pero una casa aislada por encima del código necesita alrededor de 15,000 BTU por pie cuadrado, por año. Entonces, una casa de 2,000 pies cuadrados para este estándar, necesita 30,000,000 BTU / 8,530 = 3,516 kWhs anualmente… O aproximadamente el equivalente a 3 kws de energía solar (paneles de 9 pulgadas).

6 – Calentamiento de agua con energía solar

Los calentadores de agua con bomba de calor son la forma más eficiente de obtener agua caliente para su hogar, ya que utilizan una tecnología similar a las bombas de calor mini-split que usarás para calentar y enfriar espacios. 

Otras opciones incluyen tanques eléctricos fuertemente aislados o unidades eléctricas a pedido, que pueden ser preferibles si tu hogar tiene un espacio limitado en la sala de máquinas.

De manera similar a la calefacción de espacios, el proceso de diseño implica observar el número de ocupantes de la casa y hacer algunas suposiciones sobre el uso, con el fin de llegar a una estimación de diseño realista:

7 – Todo sobre las baterías

El hogar con energía solar con respaldo de batería.

No es un requisito, pero un número cada vez mayor de propietarios están interesados ​​en el almacenamiento de baterías como complemento de su sistema de paneles solares. Un sistema de paneles solares conectado a la red, sin baterías, se desactivará en caso de corte de energía. Un sistema de batería funciona como un generador, ¡excepto sin ningún combustible fósil y sin ningún ruido! Se encenderán automáticamente cuando se corte la energía.

¿Cuánta batería necesitas?

Por lo general, una batería solo proporciona “cargas críticas”: bomba de pozo, refrigerador y / o congelador, algunas luces y calefacción de respaldo (por eso es una buena idea tener una unidad de respaldo de bajo consumo eléctrico, como una estufa de pellets o una estufa de leña en la mayoría de los casos). casa totalmente eléctrica: las bombas de calor agotará la batería RÁPIDAMENTE)

8 – Conducir al sol con vehículos eléctricos

¡Conducir con sol es el complemento perfecto para una casa que funciona con energía solar!

Ya sea que tengas un vehículo eléctrico o planees agregar uno en el futuro, es útil comprender que conducir con luz solar afecta tus elecciones con respecto a la energía solar.

En una casa que funciona con energía solar, el vehículo se conecta a la casa como cualquier otro electrodoméstico.

El exceso de generación solar durante el día genera créditos, que se pueden utilizar para repostar tu vehículo, incluso de noche. Solo 9 paneles solares proporcionan aproximadamente suficiente electricidad para alimentar 12,000 millas de conducción eléctrica cada año a un costo fijo bajo.

9 – El hogar 100% solar (más calculadora)

Ahora, lo bueno, ¿cuántos paneles solares necesitas para lograr tu sueño 100% alimentado por energía solar?
Utiliza la herramienta a continuación para obtener un entendimiento de “orden de magnitud aproximado” de cuánta energía solar se necesita para lograr tu sueño de tener una casa 100% alimentada por energía solar.

Por supuesto, es solo el comienzo: nuestro equipo de especialistas en diseño solar dedicados y altamente capacitados están listos para trabajar contigo.

En Gecko Solar Energy contamos con la experiencia y conocimiento ingenieril para  desarrollar proyectos de electrificación rural y/o respaldo de energía utilizando tecnología de punta disponible en el mercado.

Comunícate con uno de nuestros asesores, ellos te ayudarán a cumplir tu objetivo de independencia energética.