La Universidad LUT (Universidad Politécnica de Lappeenranta), ubicada en Finlandia, ha llevado a cabo varias investigaciones que exploran cómo los sistemas solares fotovoltaicos podrían producir electricidad solar de manera más eficiente en diferentes edificios en Finlandia. La orientación más idónea de los paneles solares, el dimensionamiento más rentable, el almacenamiento o la arquitectura de los edificios son algunos de los aspectos estudiados.
La electricidad solar está en auge en Finlandia. A principios de 2022, había más de 40.000 instalaciones solares fotovoltaicas en el país y el número sigue creciendo. En 2020, la participación de la electricidad solar en la generación de electricidad en Finlandia fue de aproximadamente el 0,4%. En otras palabras, hay potencial de crecimiento.
La Comisión Europea ha propuesto que los módulos solares sean obligatorios en los edificios públicos, comerciales y privados a finales de esta década. La investigación de la Universidad LUT toma una posición sobre cómo deben orientarse los techos de los edificios en Finlandia para obtener la mayor ventaja de los sistemas solares fotovoltaicos.
Las investigaciones de LUT se encuentran recogidas en tres estudios: ‘Optimización de instalaciones fotovoltaicas en tejados para maximizar los ingresos en Finlandia en función de perfiles de carga de clase de cliente y generación simulada’, ‘Dimensionamiento óptimo de una planta solar fotovoltaica con curvas de carga eléctrica medidas en Finlandia’ y ‘Viabilidad tecnoeconómica de los conceptos de almacenamiento de energía combinados con un sistema solar fotovoltaico residencial: un estudio de caso de Finlandia’.
Orientación del sistema solar fotovoltaico
El estudio de LUT sugiere que el sistema solar fotovoltaico debería orientarse hacia el sur si el objetivo es vender el excedente de electricidad a la red principal a precios al contado. El precio al contado es el precio de mercado por hora del mercado de energía de Nord Pool en la zona comercial de Finlandia.
Altti Meriläinen, asistente de investigación de ingeniería eléctrica en la Universidad LUT, indica que si el objetivo es maximizar la autosuficiencia, el sistema debe orientarse en dos direcciones, como el sureste y el suroeste. Una orientación este-oeste puede hacer que el propietario del sistema solar fotovoltaico pierda hasta un 15% de los ingresos en comparación con un sistema orientado al sur.
El estudio fue el primero en aplicar los perfiles de carga de clase de cliente actualizados de la Autoridad de Energía de Finlandia como datos de investigación. Los perfiles de carga consistieron en datos de medición de compañías eléctricas finlandesas. Además, el estudio utilizó simulaciones de generación de electricidad solar en el sur de Finlandia, así como los precios diarios promedio por hora de Nord Pool en Finlandia. Los resultados se han calculado a partir de datos horarios.
Dimensionamiento y almacenamiento
En estudios anteriores, LUT también examinó el dimensionamiento económicamente eficiente de los sistemas solares fotovoltaicos y la rentabilidad del almacenamiento de electricidad.
El profesor asociado de la Universidad LUTE, Antti Kosonen, explica que en viviendas unifamiliares, la mejor solución o la más rentable es el sobredimensionamiento de la instalación solar fotovoltaica. Por el contrario, en edificios de mayor tamaño, el 100% de autoconsumo es la alternativa más económica. Kosonen añade que la rentabilidad no se desplomaría debido al exceso de rendimiento.
Por otro lado, el estudio de Kosonen indica que el autoconsumo de electricidad solar ya ha sido rentable con los precios de electricidad de 2016-2020. Con los precios actuales, también venderlo se ha vuelto rentable.
Según el estudio, almacenar el excedente de electricidad en baterías no es práctico: es más rentable el almacenamiento en red en línea, es decir, el uso de la red eléctrica como almacenamiento o, lo que es lo mismo, vender el excedente de electricidad a la red y volver a comprarlo si es necesario.
Arquitectura de los edificios
La energía fotovoltaica debe tenerse en cuenta en la arquitectura de edificios porque es la forma más sencilla y menos costosa de producir electricidad localmente, señala Kosonen.
Meriläinen agrega que las casas con techo a dos aguas deben construirse con un lado inclinado hacia el sur o casi al sur. Las chimeneas y otros elementos que den sombra deben colocarse en el lado norte de la cubierta.