Diseño de una instalación solar fotovoltaica para autoconsumo eléctrico en una viviendaen Ullastret

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster analiza la viabilidad técnica, económica y medioambiental de una instalación energética basada en fuentes renovables para abastecer de forma integral una vivienda unifamiliar en Ullastret (Girona). La propuesta combina un sistema fotovoltaico con almacenamiento y una bomba de calor aerotérmica para climatización y producción de ACS, con el objetivo de alcanzar un elevado grado de autosuficiencia energética. El estudio parte de una caracterización detallada de los consumos de la vivienda, que incluyen la demanda eléctrica de electrodomésticos, iluminación y recarga de vehículo eléctrico, junto con la demanda térmica estacional. A partir de hipótesis de uso realistas y condiciones climáticas locales, se realizaron simulaciones con las herramientas PVsyst y CLIMA (Acetyr). La instalación diseñada consta de 12 módulos bifaciales de 605 W (7,26 kWp), un inversor trifásico híbrido de 6 kW y una batería de 23 kWh útiles, optimizados con orientación sur e inclinación de 40°. Para evaluar su comportamiento en el tiempo, se aplicó una regresión lineal por mínimos cuadrados sobre cinco años representativos, obteniendo valores medios anuales de producción (10.426 kWh), autoconsumo (7.363 kWh), vertido a red (1.709 kWh) y consumo desde red (1.011 kWh). Estos resultados se traducen en una cobertura solar del 87,9 % y una dependencia de la red del 12,1 %. Desde el punto de vista económico, la inversión inicial es de 32.546 €, que se reduce a 25.519 € tras ayudas públicas. El análisis financiero ofrece un VAN positivo de 5.594 €, una TIR del 7,0 % y un payback inferior a 11 años, confirmando su rentabilidad. La instalación evita unas 4,3 t de CO₂ al año, contribuyendo al PNIEC y a los ODS de la Agenda 2030. En conclusión, el sistema resulta replicable en otras viviendas y representa un paso tangible hacia un modelo energético autónomo, sostenible y alineado con los objetivos climáticos.

This Master’s Thesis analyzes the technical, economic, and environmental feasibility of a renewable energy installation designed to fully supply a single-family house in Ullastret (Girona). The proposed solution combines a photovoltaic system with storage and an aerothermal heat pump for space conditioning and domestic hot water (DHW) production, with the aim of achieving a high degree of energy self-sufficiency. The study begins with a detailed characterization of the household’s energy consumption, including the electrical demand from appliances, lighting, and electric vehicle charging, along with the seasonal thermal demand. Based on realistic usage hypotheses and local climatic conditions, simulations were performed using PVsyst and CLIMA (Acetyr). The designed system consists of 12 bifacial modules of 605 W each (7.26 kWp total), a 6 kW three-phase hybrid inverter, and a 23 kWh battery, optimized with a south-facing orientation and a 40° tilt. To evaluate its long-term performance, a least-squares linear regression was applied over five representative years, obtaining average annual values of production (10,426 kWh), self-consumption (7,363 kWh), grid export (1,709 kWh), and grid consumption (1,011 kWh). These results translate into a solar coverage of 87.9 % and an average grid dependence of 12.1 %. From an economic perspective, the initial investment amounts to €32,546, which is reduced to €25,519 after public subsidies. The financial analysis shows a positive Net Present Value (NPV) of €5,594, an Internal Rate of Return (IRR) of 7.0 %, and a payback period of less than 11 years, confirming its profitability. The installation avoids approximately 4.3 tons of CO₂ emissions per year, contributing to Spain’s PNIEC targets and to the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda. In conclusion, the system is replicable in other residential contexts and represents a tangible step towards a more autonomous, sustainable, and climate-aligned energy model.