Combinación de un elemento calefactor con una instalación fotovoltaica: preguntas y respuestas (1)

¿Qué es un elemento calefactor?

​​Los elementos calefactores reciben distintas denominaciones: calentador de cartucho, varilla calefactora o elemento calefactor atornillable son tres de ellas. Los elementos calefactores calientan líquidos y son perfectos para la conversión de energía.

En términos físicos, un elemento calefactor es un consumidor óhmico, es decir, un dispositivo que absorbe energía y cumple dos propiedades al mismo tiempo:

• El dispositivo se comporta como un consumidor eléctrico: puede transformar la energía eléctrica en otras formas de energía u otras formas de energía eléctrica.

• El dispositivo se comporta como una resistencia óhmica: la ley de Ohm establece que la tensión y la intensidad de la corriente son proporcionales entre sí en todo momento.

Un elemento calefactor es un dispositivo de calefacción que convierte directamente la corriente eléctrica en energía térmica en una proporción de 1:1, es decir, con una eficiencia del 100 por ciento.

Los elementos calefactores se pueden integrar de manera rápida y fácil en los depósitos de agua caliente y los acumuladores intermedios existentes. Es fundamental disponer de espacio libre en el depósito y elegir la longitud de instalación correcta del elemento calefactor. Con las piezas de conexión adecuadas, incluidas las roscas de diámetro correcto, es posible equipar casi todos los dispositivos comunes de almacenamiento térmico.

¿Cuándo y dónde tiene sentido un elemento calefactor?

Los elementos calefactores funcionan con electricidad y calentar con energía de la toma eléctrica es comparativamente caro. En Austria y Alemania (las cifras son muy similares), una persona consume de media entre 30 y 50 litros de agua caliente al día. Para calentar esta cantidad de agua, se necesitan alrededor de 800 kWh de energía térmica al año y por persona. Desde el punto de vista económico (y ecológico), un elemento calefactor tiene mucho sentido si la electricidad necesaria no proviene de la red, sino de su propio sistema fotovoltaico.

Los elementos calefactores fotovoltaicos representan una forma simple de utilizar la propia electricidad que generamos desde el tejado en lugar de inyectarla a la red. De este modo, la energía solar continuamente disponible se convierte en electricidad y esta se convierte de nuevo en energía térmica en el depósito de agua. La instalación es muy sencilla porque se tienden cables en lugar de tuberías. En este sentido, podemos incrementar de manera fácil y rápida el nivel de autosuficiencia y, al mismo tiempo, ahorrar CO2 porque no hace falta un sistema de combustibles fósiles para generar agua caliente.

Por lo general, la combinación de la instalación fotovoltaica con el elemento calefactor y el acumulador de agua caliente no puede suministrar agua caliente a la casa de forma independiente durante todo el año (depende de la ubicación, de la inclinación del sistema y de su potencia). Ahora bien, la electricidad del tejado es suficiente para cubrir una gran parte de las necesidades térmicas y pausar el sistema de calefacción habitual de abril a octubre (meses de verano). En general, la producción de agua caliente con un sistema fotovoltaico y un elemento calefactor puede ahorrar costes: un argumento de peso teniendo en cuenta el aumento de los costes energéticos. Puede probar y calcular cuál sería su beneficio con my-PV Power-Coach.

Otras sólidas razones para utilizar estos componentes extraordinarios son las siguientes: los elementos calefactores para el acumulador térmico no requieren prácticamente ningún mantenimiento y son económicos. Por lo general, se pueden reequipar de forma rápida y sencilla y también se pueden tener en cuenta a la hora de planificar el sistema de almacenamiento.

A diferencia de los sistemas solares térmicos, este concepto no tiene circuito de transporte de agua, por lo que no necesita bombas, tuberías ni intercambiadores de calor. De este modo, podemos mantener al mínimo los costes de adquisición, mantenimiento y funcionamiento.

Un elemento calefactor alimentado por electricidad fotovoltaica, como nuestro ELWA, el AC ELWA-E o uno conectado a un AC•THOR, permite apagar la calefacción en verano, aunque en invierno no puede sustituirla. Sin embargo, en casas de bajo consumo energético se puede implementar un sistema de calefacción completo mediante energía fotovoltaica. Puede encontrar toda la información al respecto en este artículo.

¿Qué rentabilidad ofrecen los elementos calefactores fotovoltaicos?

Hemos hablado mucho de la rentabilidad y del potencial de ahorro de la combinación de la energía fotovoltaica con los elementos calefactores y el acumulador de agua caliente en el párrafo anterior, pero podemos decir mucho más: el depósito de agua cliente sirve de “almacenamiento diario” del excedente energético solar en la casa solar-eléctrica.

Como inyectar electricidad a la red no resulta rentable, se utilizan principalmente para las propias necesidades. Por un lado, tenemos el consumo directo por parte de los consumidores eléctricos domésticos, seguido de la producción de calefacción fotovoltaica. El tamaño de la instalación existente influye en las posibilidades y la rentabilidad de su tecnología de construcción fotovoltaica. Con nuestro my-PV Power Coach, puede hacerse una idea general y calcular el nivel de autosuficiencia que puede conseguir gracias a la energía fotovoltaica y los elementos calefactores.

¿Qué tipos de elementos calefactores existen?

La versión más simple de un elemento calefactor solo dispone de una función de encendido y apagado. Existen otras versiones que pueden regular gradualmente su potencia, y las soluciones más cómodas, o los elementos calefactores que se utilizan mejor con la energía fotovoltaica, poseen una regulación continua (como los dispositivos de my-PV), de modo que su potencia en el depósito de agua se puede adaptar al excedente fotovoltaico exactamente al segundo. Solo en ese momento, la calefacción eléctrica será compatible con la energía fotovoltaica, estará “PV-ready”.

Como ya se ha comentado, un elemento calefactor para un acumulador térmico no requiere prácticamente ningún tipo de mantenimiento, lo que reduce los costes operativos. La electricidad necesaria la obtenemos de nuestro propio sistema fotovoltaico. La cantidad exacta de electricidad que convierte el elemento calefactor depende del excedente fotovoltaico disponible y de la cantidad de calor que se extrae del depósito, así como del volumen y de las pérdidas térmicas.

Importante: Nuestro AC ELWA-E es un elemento calefactor para sistemas fotovoltaicos conectados a la red que se regula continuamente de 0 a 3 kW. El ELWA es un elemento calefactor de 2 kW ideal si desea utilizar su energía solar exclusivamente para generar agua caliente (palabra clave: sistema aislado para los que prefieren la autosuficiencia). En combinación con el AC•THOR o AC•THOR 9s, también se pueden regular los elementos calefactores estándar con una potencia de 9 kW.

Los dispositivos disponibles en el mercado se diferencian no solo por su rendimiento, sino también por la forma en que usan la electricidad. Los denominados elementos calefactores DC funcionan principalmente con corriente continua y procesan directamente la energía solar procedente del tejado. Ahora bien, solo pueden funcionar con electricidad de la red pública en la función secundaria de seguridad de agua caliente. Por su parte, los elementos calefactores AC necesitan corriente alterna, de modo que la electricidad del tejado primero debe transformarse mediante un inversor. Estas soluciones están conectadas a la instalación normal de aire acondicionado de una casa.

En cualquier caso, la mayoría de las instalaciones fotovoltaicas suelen estar equipadas con este tipo de inversores, ya que hay otros consumidores domésticos que también precisan corriente alterna. Si es necesario, un elemento calefactor AC también puede funcionar con electricidad de la red eléctrica. La potencia de un elemento calefactor indica si la conexión debe ser monofásica (230 voltios) o trifásica (3x230 voltios).

¿Cómo funciona un elemento calefactor?

Un elemento calefactor utiliza electricidad para llevar el agua del acumulador térmico a la temperatura deseada atornillándolo en el depósito. En principio funciona como un simple calentador de inmersión. Dispone de un conductor eléctrico aislado que convierte la electricidad en calor.

Para poder utilizar un elemento calefactor fotovoltaico AC, se requiere una gestión energética inteligente, ya que se trata de satisfacer a todos los consumidores de la casa y de priorizar el suministro de electricidad fotovoltaica: el primer lugar lo ocupan los consumidores activos domésticos, y el resto de la energía solar (si está disponible) puede ir a un acumulador o al elemento calefactor. La inyección a la red constituye siempre la última forma de aplicación.

Para una gestión energética eficaz, hay que tener en cuenta que las necesidades térmicas también fluctúan. Cuando el agua del acumulador alcanza la temperatura deseada, el elemento calefactor fotovoltaico ya no puede calentarse y, por lo tanto, no puede utilizar energía solar. Ahora bien, si se utiliza agua caliente en algún lugar de la casa, el agua fría fluye hacia el depósito y el elemento calefactor puede volver a funcionar.

¿Cuánto cuesta un elemento calefactor fotovoltaico?

No todos los elementos calefactores son iguales; por este motivo, el rango de precios de los aparatos disponibles en el mercado oscila entre 100 y más de 1000 euros, y se basa en los diferentes parámetros que ya hemos indicado en este artículo. Para combinarlo con una instalación fotovoltaica, se necesita un elemento calefactor de regulación continua como, por ejemplo, el ELWA y el AC ELWA-E.

Elija la opción que elija, un elemento calefactor fotovoltaico siempre es una decisión muy acertada desde el punto de vista ecológico y económico. Los costes de inversión son comparativamente bajos y los posibles ahorros mediante el aumento del consumo propio son bastante significativos.

Ventajas de un elemento calefactor fotovoltaico para la producción de agua caliente

En resumen, podemos hablar de las siguientes ventajas con respecto a un elemento calefactor alimentado por electricidad fotovoltaica:

• Permite aumentar el consumo propio de su sistema fotovoltaico

• Cubre sus necesidades térmicas en los meses de verano

• Reduce los costes operativos así como las emisiones de CO

• Requiere poco mantenimiento

• La instalación y el reequipamiento son simples e inmediatas

• Presenta bajos costes de compra

• Representa una inversión de futuro sostenible en la tecnología doméstica

• Le permite usar energía renovable para generar calefacción y aumentar así su independencia personal