Análisis de la eficiencia energética de una unidad familiar y ahorro en energías renovables

Abstract

Esta trabajo aborda el diseño, implementación y viabilidad económica de un sistema fotovoltaico solar (PV) adaptado a una vivienda en Villarta de Escalona, Toledo. En un contexto de creciente demanda energética global y preocupaciones ambientales, la investigación se alinea con la transición estratégica de España hacia fuentes de energía renovables y sostenibles. La primera parte del estudio establece una sólida base teórica, discutiendo los principios de conversión de energía solar, el funcionamiento de la tecnología fotovoltaica y las teorías económicas que respaldan las inversiones en energías renovables.

Sobre esta base teórica, el proyecto desarrolla meticulosamente el diseño de un sistema fotovoltaico. Este proceso incluye una evaluación exhaustiva de diferentes tecnologías de paneles solares, tipos de inversores y su ubicación óptima en la propiedad residencial, teniendo en cuenta características geográficas y arquitectónicas, como la orientación del techo, los ángulos de inclinación, posibles sombras y los niveles específicos de irradiancia solar en la zona. Utilizando herramientas avanzadas de simulación como PVsyst, el diseño del sistema se optimiza para satisfacer las demandas energéticas del hogar durante todo el año.

Un aspecto crucial del trabajo es el análisis económico del sistema PV, que examina detalladamente los costos de capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX), modelando diferentes escenarios financieros para estimar métricas clave como el período de recuperación de la inversión, el retorno de la inversión (ROI) y los beneficios económicos a largo plazo. Además, se analiza el impacto de la normativa española, especialmente los mecanismos de compensación por el exceso de energía vertida a la red, que puede afectar significativamente la viabilidad financiera del proyecto.

Finalmente, el proyecto proporciona recomendaciones estratégicas para los propietarios de viviendas, destacando la importancia de una planificación cuidadosa para maximizar la eficiencia energética y los retornos financieros, subrayando la energía solar como una elección responsable y financieramente viable.

This thesis addresses the design, implementation and economic feasibility of a solar photovoltaic (PV) system adapted to a house in Villarta de Escalona, Toledo. In a context of increasing global energy demand and environmental concerns, the research is aligned with Spain's strategic transition towards renewable and sustainable energy sources. The first part of the study establishes a solid theoretical foundation, discussing the principles of solar energy conversion, the performance of photovoltaic technology, and the economic theories behind renewable energy investments.

Building on this theoretical foundation, the thesis meticulously develops the design of a photovoltaic system. This process includes a thorough evaluation of different solar panel technologies, inverter types and their optimal location on the residential property, taking into account geographical and architectural features such as roof orientation, tilt angles, possible shading and specific solar irradiance levels in the area. Using advanced simulation tools such as PVsyst, the system design is optimized to meet the home's year-round energy demands.

A crucial aspect of the thesis is the economic analysis of the PV system, which examines in detail the capital costs (CAPEX) and operating expenses (OPEX), modeling different financial scenarios to estimate key metrics such as payback period, return on investment (ROI) and long-term economic benefits. In addition, the impact of Spanish regulations, especially the compensation mechanisms for excess energy discharged to the grid, which can significantly affect the financial viability of the project, is analyzed.

Finally, the thesis provides strategic recommendations for homeowners, highlighting the importance of careful planning to maximize energy efficiency and financial returns, underlining solar energy as a responsible and financially viable choice.