Ramon Dagoberto BaideMaestría en Gestión de Energías Renovables

Energía Solar

Objetivo

Explicar el funcionamiento y en qué consiste la batería Powerwall desarrollada por el Grupo Tesla Motors.Marco Teórico.

La Powerwall es una batería para el hogar que se carga utilizando la electricidad generada por paneles solares o cuando las tarifas de electricidad son bajas, y proporciona energía a su hogar por las noches. Automatizado, compacto y fácil de instalar, el Powerwall le permite maximizar el auto-consumo de energía solar generada.Si miramos las características técnicas de las nuevas Powerwall nos sorprenderá que sean unas baterías de ion de litio, como las que tienen nuestros teléfonos móviles o las de muchos coches eléctricos. Lo interesante de dichas baterías es que han sido diseñadas para el uso doméstico. Vale, son unas baterías de ion de litio, pero todo en su diseño está optimizado para tenerlas en casa y hacerlas fácil de usar. Tienen un buen rendimiento, son menos inestables de lo normal (para evitar los clásicos problemas de explosiones), no huelen mal, son fáciles de instalar y tienen un precio (más o menos) asequible. La idea es que sea algo que todo el mundo pueda usar, sin necesidad de ser el rey del bricolaje. La compras, un técnico te la instala y listo.La Tesla Powerwall es una batería diseñada para brindar autonomía energética a un hogar completo durante varias horas. Esta batería de 1.3 metros de alto y 86 centímetros de ancho y 18 centímetro de espesor puede recargarse de diversas formas, con energía solar, eólica, o incluso desde la red eléctrica convencional, pueden conectarse a internet y tienen una garantía de 10 años. Las dos versiones que se están comercializando son: 10 kilovatios-hora (kWh) por un precio de 3.500 dólares y 7 kWh por 3.000 dólares. También hay una versión de 100 kWh para empresas.Las baterías Tesla para el hogar maximizan la utilidad de los paneles solares y ofrecen una variedad de soluciones de suministro de electricidad de respaldo. Usted puede incluso salirse de la red de energía eléctrica.

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¿Por qué tiene sentido su existencia?

Si bien los bancos de baterías y las UPS existen desde hace muchos años, el Powerwall cumple la tarea con más elegancia y con dispositivos que tienen una fracción del peso y tamaño de las soluciones que existen en la actualidad. Garantiza una continuidad en el servicio eléctrico, es decir que previene de los cortes, permite a los interesados a desconectarse completamente de la red, o tener electricidad las 24 horas en zonas remotas donde ésta no llega, utilizando solamente energía solar o eólica. Se dimensiona la instalación solar y la cantidad de Powerwalls acorde a la potencia requerida (electrodomésticos, iluminación, etc.), las horas de luz y los días nublados.Finalmente, se trata de un tema de ahorro. En varias zonas de Estados Unidos (y del mundo), el precio de la electricidad varía según el horario. Funcionamiento

Un sistema típico Powerwall incluye paneles solares, un inversor para convertir la electricidad entre corriente continua y corriente alterna, un medidor para medir la carga de la batería y, en aplicaciones de respaldo, un circuito secundario que alimenta dispositivos clave. Los componentes que se requieren dependen de cómo usa la batería para el hogar.Paneles solares: Los paneles convierten la luz solar en electricidad que carga la Powerwall y alimenta su hogar durante el día. Sin estar conectada a la luz solar, Powerwall puede reducir las cuentas por el tiempo de uso de energía al cambiar estratégicamente el consumo de energía.Powerwall: La batería para el hogar se carga con electricidad generada por paneles solares o con la red de energía eléctrica.Inversor: El inversor convierte la electricidad de corriente continua de los paneles solares, la red de energía eléctrica y la Powerwall en corriente alterna que usan las luces, los electrodomésticos y los dispositivos de su hogar. Todas las instalaciones Powerwall requieren un inversor compatible. Para maximizar el consumo solar, también se instala un medidor para medir la producción solar y el uso de energía en el hogar.

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Panel eléctrico: La electricidad del inversor se envía al panel eléctrico de su hogar. Para aplicaciones sin energía solar y durante la noche, la electricidad generada por la empresa de energía se envía desde el panel eléctrico al inversor para cargar la Powerwall.Panel de respaldo e interruptor: Algunas instalaciones de respaldo pueden requerir un panel eléctrico secundario que contiene los electrodomésticos críticos y los tomacorrientes que desea respaldar. Un interruptor eléctrico activa automáticamente el panel de respaldo durante un corte de energía eléctrica. Cuando se instala con energía solar, este interruptor puede mantener su producción solar durante un corte de energía eléctrica. El respaldo es una característica opcional durante la instalación para maximizar la energía solar o el consumo de energía por turnos.

Si bien las energías renovables son limpias e inagotables a excepción de la hidroeléctrica y geotermal tienen el problema de que no son constantesEl problema de almacenar energía

Las compañías de suministro eléctrico deben adaptar su producción al consumo. Al no poder almacenar lo que generan, intentan producir exactamente lo que se requiere en cada momento. Para entenderlo de manera gráfica, piensa que al darle al interruptor para encender la

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bombilla, una central eléctrica incrementa ligeramente su producción para aportar esa pequeña cantidad de energía extra.Ésta es una de las razones por las que se cobra más cara la energía en las horas que más se consume. También es la causa de famosos apagones ante grandes picos de demanda. A las compañías no les sale a cuenta dimensionar sus instalaciones para dichos picos y prefieren arriesgarse a no poder dar abasto en momentos puntuales.Pero más allá de las compañías eléctricas, las energías renovables también tienen un importante problema derivado de la falta de medios eficientes y baratos de almacenar energía eléctrica. En realidad, éstos nunca serán una alternativa viable hasta que no se consigan almacenar sus excedentes a gran escala.Lo mismo sucede con el Sol. No podemos estar seguros de si durante el día brillará sobre los paneles solares de nuestro tejado, pero no hay duda de que no lo hará de noche. De manera que, hasta ahora, tocaba seguir conectado a la red eléctrica si se quería un suministro de electricidad las 24 horas.Y aquí es donde entran en escena las nuevas baterías de Tesla. Con ellas un usuario podrá almacenar energía de manera más eficiente y tener mucho más control sobre la manera en que consume, pero para saber si realmente es económicamente rentable comprar las baterías, hay que seguir haciendo algunos números. Al coste de la batería hay que añadirle el de la instalación y el de un convertidor DC/AC (1.000 a 1.500 dólares), por lo que por menos de 4.000 dólares no nos va a salir. El ahorro derivado de las baterías es mucho más difícil de calcular, pero parece que un uso eficiente de las Powerwall podría suponer una rebaja de entre 300 a 450 dólares al año. Esto se traduciría en un ahorro máximo de unos 4.500 dólares en los 10 años que dura la garantía de las Powerwall, lo que dejaría el balance en unos escasos 50 dólares al año de beneficios.Por esta razón, muchos usuarios que ya tienen los paneles solares van a preferir, si pueden, vender los excedentes de energía a la red eléctrica a comprarse las Powerwall. En efecto, hay muchos países (Alemania, Colombia, gran parte de EEUU…) en los que los usuarios pueden verter energía a la red y cobrar por ella. Los precios varían, pero en muchos

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casos no hay una gran diferencia entre lo que te paga la compañía eléctrica por tus excedentes y lo que luego te cobra por los consumos.

Conclusiones

El Tesla Powerwall es un producto innovador, útil en ciertas circunstancias y uno de los primeros en su categoría. Hace siglos que el ser humano aprendió cómo generar energía y transformarla para su conveniencia. Sin embargo, hasta la fecha no se ha encontrado una manera realmente eficiente de almacenar la energía eléctrica a gran escala.La instalación de paneles solares en el techo de una casa permite reducir significativamente la factura eléctrica a medio plazo (una vez se ha recuperado el valor de la inversión). Durante un día soleado un número suficiente de paneles puede generar sin problema la energía necesaria para abastecer un hogar, pero con el uso de las baterías de Tesla nos permitiría almacenar los excedentes de energía (si los paneles producen más de lo que se está consumiendo) para poder usarlos cuando los paneles no estén generando.Las Baterías Powerwall son un complemento que ayuda básicamente a tener la posibilidad de ahorrar a la vez que reducimos las emisiones de CO2 asociadas a nuestro consumo energético en casa. El componente más importante de este producto es el impacto ecológico positivo que genera esta nuevo tipo de tecnología, y si lo pensamos bien, es invaluable para las próximas generaciones, eso hace el producto no solamente viable sino sostenible y necesario.Ahora bien recordemos que para utilizar esta batería necesita una fuente de alimentación, por lo cual, los hogares que no cuentan con un sistema de energía alterna ( solo utilizan la energía de la red eléctrica) no podrán sacarle mayor beneficio, sin embargo seria de mucha en algunos lugares que tienen problemas frecuentes de interrupción de energía que son bastante molestos, un posible uso de la batería Powerwall es alimentarla con energía de la red convencional y utilizarla

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cuando haya problemas con el flujo eléctrico, como una batería de respaldo.Pienso que por el momento las ventajas y desventajas del uso de esta tipo de tecnología estarán muy equilibradas como para que se generen un cambio revolucionario en la industria energética, aunque sí podrían ser los primeros pasos de lo que nos espera en el futuro.