Diseño de una instalación solar fotovoltaica para auto-consumo eléctrico en el sector residencial

Abstract

Esta memoria presenta el diseño de una instalación solar fotovoltaica con baterías para abastecer de electricidad a Goshen Academy, una escuela rural de Sierra Leona sin conexión estable a la red. El sistema garantizará una producción renovable suficiente para cubrir la demanda y generará un impacto positivo en la comunidad. La instalación incluye un generador de 8 módulos de silicio cristalino de 535 Wp (potencia total de 4,28 kWp), un inversor monofásico de 3,6 kW y baterías de ion-litio con capacidad de 20,8 kWh. Los paneles se han dispuesto según la inclinación (15°) y orientación sureste del tejado. Los datos climáticos del lugar, obtenidos de Meteonorm, indican una radiación global horizontal de 1863 kWh/m²/año y una temperatura media anual de 27,3 °C. La producción anual estimada es de 5299 kWh, con un Performance Ratio del 72,6 % en el primer año. La inversión inicial asciende a 10665 USD y se estima que se recuperará en 8,48 años, con una TIR del 12 %. La instalación permitirá reducir aproximadamente 4770 kg de CO₂ al año. Estos resultados confirman la viabilidad técnica y económica de la solución, que proporcionará electricidad continuada y facilitará el uso de recursos educativos esenciales.

This report presents the design of a photovoltaic solar installation with battery storage to supply electricity to Goshen Academy, a rural school in Sierra Leone without stable grid access. The system will ensure sufficient renewable production to meet demand and will have a positive impact on the community. The installation includes a generator with 8 crystalline silicon modules of 535 Wp each (total peak power of 4.28 kWp), a single-phase inverter of 3.6 kW, and lithium-ion batteries with a capacity of 20.8 kWh. The panels have been arranged according to the roof’s slope (15°) and southeast orientation. Climatic data from Meteonorm indicate a global horizontal irradiation of 1863 kWh/m²/year and an average annual temperature of 27.3 °C. The estimated annual production is 5,299 kWh, with a Performance Ratio of 72.6% in the first year. The initial investment amounts to USD 10,665 and is expected to be recovered in 8.48 years, with an IRR of 12%. The installation will reduce approximately 4,770 kg of CO₂ emissions per year. These results confirm the technical and economic feasibility of the solution, which will provide continuous electricity and enable the use of essential educational resources.