Finance, Markets and Valuation
DOI:
10.46503/MKZT9115
Corresponding author
Johan Estiven
Santamaría López
Recibido: 28 Oct 2019
Revisado: 12 Dic 2019
Aceptado: 26 Dic 2019
Finance, Markets and
Valuation
ISSN 2530-3163.
Finance, Markets and Valuation Vol. 5, Num. 2 (Julio-Diciembre 2019), 45–55
Análisis de viabilidad de un sistema fotovoltaico: La
importancia de las expectativas
Feasibility analysis of a photovoltaic system: the
importance of expectations
Johan Estiven Santamaría López
1
1
Universitat Politécnica de Valencia. Valencia, España. Email: josan22j@ade.upv.es
JEL: O13; O14; Q42
Resumen
En la actualidad, problemas como el cambio climático y la presión sobre los ecosistemas hacen necesarios
cambios profundos a nivel económico y social. Uno de los ámbitos más críticos es la generación de
energía, con el fin de reducir la emisión de gases de efecto invernadero y la dependencia de combustibles
fósiles no renovables. En este contexto, este trabajo analiza, desde un enfoque meramente económico, la
viabilidad de una inversión en un sistema fotovoltaico doméstico presentándose tres escenarios futuros.
Se observa cómo el contexto legal tiene gran importancia en la rentabilidad del proyecto y, por lo tanto,
en las decisiones de los agentes económicos.
Keywords: Análisis de rentabilidad; Energías renovables; Energía solar fotovoltaica; Marco legal.
Abstract
At present, problems such as climate change and pressure on ecosystems require profound changes at
the economic and social levels. One of the most critical areas is energy generation, in order to reduce
greenhouse gas emissions and dependence on non-renewable fossil fuels. In this context, this paper
analyses, from a purely economic perspective, the viability of an investment in a domestic photovoltaic
system, presenting three future scenarios. Results show how the legal context has great importance in the
profitability of the project and, therefore, in the decisions of the economic agents.
Keywords: Profitability analysis; Renewable energies; Photovoltaic solar energy; Legal framework.
1 Introducción
Este trabajo analiza la viabilidad de la instalación de placas solares en una vivienda unifa-
miliar en el territorio español.
Para ello se van a plantear tres escenarios diferentes y se va a hacer un estudio de la renta-
bilidad de cada uno, eligiendo el escenario que mayor rentabilidad ofrezca. En este caso, la
rentabilidad se medirá en términos del menor coste. Se concluirá la viabilidad de la instalación
en base a la alternativa escogida como mejor en el estudio.
Cómo citar este artículo: Santamaría López, J. E. (2019) Análisis de viabilidad de un sistema fotovoltaico:
La importancia de las expectativas. Finance, Markets and Valuation 5(2), pp. 45–55.
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Las condiciones del estudio serán las siguientes:
- El espacio temporal de estudio de la inversión será de 10 años.
En cada alternativa se instalará el mismo número de placas solares.
Se utilizarán las mismas marcas y modelos de placas solares en todas las alternativas.
Se supondrán valores medios basados en datos reales.
Suponemos un tipo de tarifa de la luz PVPC para autoconsumo.
Todos los datos serán tomados suponiendo que los escenarios están ubicados en la Comuni-
dad Valenciana.
2 Presentación de los escenarios
Antes de presentar los escenarios hay que aclarar que se van a escoger las opciones más
favorables a la instalación de placas solares. Se van a descartar opciones que no aprovechen o
rentabilicen lo máximo posible la producción de energía solar en el contexto normativo actual.
Así, no se va a plantear una instalación de paneles solares sin vender el excedente generado.
Tampoco se va a considerar una instalación completamente independiente de la red eléctrica.
Los escenarios que planteamos son los siguientes:
1.
Vivienda unifamiliar SIN placas solares conectados y dependiente 100 % de la red eléctrica.
2.
Vivienda unifamiliar CON placas solares fotovoltaicas y conexión a la red eléctrica. Se vende
el excedente producido.
3.
Vivienda unifamiliar CON placas solares fotovoltaicas, baterías para el almacenamiento del
excedente producido y conexión a la red eléctrica.
3 Análisis de las condiciones medioambientales
En la Comunidad Valenciana las condiciones medioambientales favorecen este tipo de
producción de energía ya que en la mayor parte del año tienen un clima soleado. No existen
grandes periodos de lluvias, estas son puntuales y cortas, y tampoco existen muchos tramos de
nubosidades. Bien es cierto que no es la ubicación más idónea en España, pero las condiciones
son buenas.
Como podemos ver en la figura 1, la Comunidad Valenciana tiene una radiación solar media
anual elevada en general, teniendo puntos donde esta es de 5.1
k W h/m
2
(ADRASE, 2020; Red
Eléctrica de España, 2020).
Otro factor a tener en cuenta es cómo se reparte esta radiación durante el año. No es lo
mismo tener una radiación constante durante todo el año a que haya grandes diferencias de
unos meses a otros.
Una radiación regular favorecería la rentabilidad de la inversión porque se podría almacenar
y consumir energía aprovechando las horas de sol para almacenar la energía excedente durante
el día en las baterías (si las tenemos) y, consumir esta durante la noche (sin tener excedentes
que no podamos almacenar).
Una radiación irregular haría que en algunos periodos tuviéramos más a menudo excedente
y más a menudo déficit, haciendo esto menos rentable la inversión.
La radiación solar en la Comunidad Valenciana varía bastante de unos meses a otros, esto
juega en contra de la rentabilidad del proyecto. Por otro lado, las horas de luz solar no son las
mismas durante todo el año. Estas varían según el momento del año. En la figura 2 podemos
ver como se reparten las horas de sol en el año en Valencia (Climate Data, 2020).
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Figura 1. Radiación solar horizontal media anual en España
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dec
340 300 260 210 215 220 290 230 225 235 210 240
Tabla 1. Consumo medio mensual de un hogar en España
4 Análisis del consumo medio
En este apartado se va a estudiar el consumo medio de una vivienda en España. Para ello
analizaremos la tendencia de consumo medio durante el año, el consumo medio mensual de
una vivienda y la tendencia de consumo medio diario.
En España existe una clara tendencia en el consumo eléctrico anual, donde existen dos
puntos de consumo más elevados, durante el mes de enero (el punto de más consumo) y
durante el mes de julio. En la figura 3 podemos ver el ejemplo del 2019. Respecto al pico de
consumo en julio, no resulta negativo en el caso de disponer de una instalación fotovoltaica
porque es la época con más radiación solar, pero, el pico de diciembre (el mayor de los dos)
coincide con la época de menos radiación solar, menos horas de luz solar y, por tanto, menos
producción.
En la tabla 1 vemos el consumo medio de un hogar en España por meses:
Cabe mencionar que se ha corregido el dato de consumo medio eléctrico de diciembre,
pues, esta se calcula como media de años anteriores y analizando los datos eléctricos de los
últimos años, el consumo ha bajado drásticamente en diciembre. Esto es lógico viendo que las
temperaturas en diciembre han subido mucho.
En cuanto a la distribución del consumo eléctrico en un hogar durante un día. Como se
muestra en la figura 4, vemos que el consumo eléctrico de los hogares durante la noche es
mínimo. A partir de las 8:00 comienza a aumentar muy poco a poco el consumo eléctrico, siendo
a partir de las 14:00 cuando aumenta de manera más notable, teniendo su máximo en las horas
de la noche hasta las 00:00 cuando decae rápidamente.
Este hecho afecta de manera poco notoria al escenario número tres gracias a las baterías,
pero, afecta notoriamente al escenario número dos.
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Figura 2. Radiación solar mensual en la Comunidad Valenciana
5 Estimación del desembolso inicial y costes
La compra e instalación del sistema de producción de energía fotovoltaico supondrá los
desembolsos de la figura 5.
La batería añadiría una suma de 2.500€ a la suma porque se necesitarían dos de 2.8 kWh.
La productividad de estas placas se calcula como:
Irradiación solar * potencia máxima placa / 1000 = Potencia producida (1)
Para el cálculo de la pérdida de potencia por temperaturas sobre los 25
º
C se utilizará la
fórmula:
Temperatura del panel = Temperatura ambiente + (NOCT – 20) * Radiación solar / 800 (2)
Y después calcularemos la temperatura excedente sobre los 25 y la multiplicaremos por la
pérdida de potencia por grado del panel.
6 Estimación del desempeño
En este apartado vamos a calcular la productividad de las placas por meses y determinar la
cantidad monetaria que debemos desembolsar para pagar el consumo de la red eléctrica y la
cantidad monetaria obtenida por la venta del exceso de producción. Con esto calcularemos la
factura mensual aplicando los impuestos. Al final se sumarán las cantidades mensuales para
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Figura 3. Consumo eléctrico medio en España en 2019
Figura 4. Consumo eléctrico de los hogares por horas
sacar una estimación anual.
Para poder hacer el cálculo vamos a determinar los kWh que consume un hogar clasificados
en dos grupos, los consumidos durante el día y los consumidos durante la noche, ateniendo
a la figura 6. Se hace esta distinción porque la producción de electricidad solo estará activa
durante el día, por tanto, toda la producción que consigamos será durante esas horas y, esta
electricidad se invertirá en cubrir la demanda diurna, cargar la batería (s la hay) y, en última
instancia, se venderá. El consumo nocturno lo abastecerá la batería (si la hay). En ambos casos,
si se da la tesitura de que el sistema de generación de energía eléctrica solar no puede cubrir,
en cualquiera de las dos etapas del día, la demanda eléctrica, se comprará de la red eléctrica.
En este calculo se obviará la existencia de picos en la demanda eléctrica del hogar, se
considerará una demanda constante en cada periodo (diurno y nocturno).
No hay datos disponibles sobre el porcentaje de consumo durante el día y durante la noche,
además, este cambia según la época del año por la cantidad de horas de sol. Vamos a suponer
para cada mes en especifico el porcentaje de consumo durante el día calculando el porcentaje
de horas de sol sobre el número de horas totales. Para los meses de veranos se sumarán un 15 %
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Figura 5. Inversión necesaria para la instalación fotovoltaica
al consumo diurno y un 7 % a los meses contiguos para reproducir el mayor consumo durante
las horas cercanas a la noche.
Figura 6. Consumos diurnos y nocturnos promedio, por meses
7 Producción de electricidad
Para este cálculo necesitamos saber la potencia total del sistema y la pérdida por tempera-
tura. En nuestro caso, atendiendo a la figura 4, no superamos como media la temperatura de
25
º
(que es la temperatura que tendremos en cuenta en el estudio), con lo que asumimos que
no va a haber pérdida de la potencia por la temperatura.
Ahora calculamos la potencia de producción del sistema para cada mes teniendo en cuenta
que son seis paneles de 405 W cada uno. Además, supondremos un rendimiento de trabajo del
90 %.
8 Cálculo mensual de las cantidades monetarias
Para el cálculo de la factura de electricidad de cada mes tenemos que saber que:
A día de hoy la compensación por excedente de producción aún tiene aspectos que pulir en
la legislación española.
Lo que se puede hacer ahora mismo es compensar lo que excedes con lo que consumes, con
lo cual, solamente podrás compensar tu excedente con tu consumo mensual. Si tiene más
excedente que compensar no podrás.
Existen modalidades que permiten posponer las compensaciones restantes para otros meses,
Figura 7. Cálculo del consumo y excedentes
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Figura 8. Resumen de ingresos y gastos anuales en concepto de electricidad
pero estas en algunas circunstancias no son claras y no están bien definidas.
Para el ejemplo vamos a suponer que se pueden compensar los excedentes del mes en
otros meses también. El motivo es que esta medida a pronto termino estará bien definida y
disponible para cualquier circunstancia.
La evolución del precio de la parte variable del término de energía es alcista siendo el
incremento del precio en los últimos 10 años del 50 %. La pre visión de la evolución de los
precios en el sector eléctrico es muy compleja, sensible a las especulaciones y a la producción
diaria de energía (si las renovables no producen mucha electricidad sube el precio). Para
poder hacer un estudio realista, sin tener que hacer un estudio de la evolución de los precios,
vamos a suponer un crecimiento de esta parte y del precio de venta en un IPC (1 % previsto
para 2020) +1.5 % anual. Suponemos un crecimiento por encima del IPC por como ha ido
evolucionando en los últimos 10 años. No vamos a suponer un incremento mayor en los
precios pese a la evolución porque se ha terminado el año 2019 con una bajada en los precios
gracias al buen rendimiento de las renovables, esto puede indicar que a pesar de que se
prevé que siga aumentando, lo haga más lentamente.
A la evolución del precio normal le vamos a aplicar un correctivo. El correctivo se aplicará a
los mese de primavera y al mes de septiembre. En la evolución del precio normal de un año en
España, los precios bajan en primavera y tienen una pequeña subida en otoño, normalmente
en septiembre.
Para el cálculo del VAN y el TIR de la operación se va a utilizar como tasa de actualización la
inflación en España en el año 2019, que es de un 0.8 %.
En la figura 8 podemos ver el resumen de las cantidades monetarias que se pagan en
facturas por el consumo y las cantidades monetarias que nos descuentan de las facturas por la
venta del excedente.
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Figura 9. Evolución del coste de la factura de electricidad en los próximos años
Figura 10. Desembolsos de dinero acumulado por escenario
Como muestra la figura 9 la diferencia entre las facturas con sistema y sin sistema a lo largo
del tiempo, cada vez son mayores.
9 Análisis de viabilidad
En este apartado estudiaremos la viabilidad de la inversión en el sistema fotovoltaico
(Mur, 2011). Analizando la tabla de la figura 10 que muestra los importes monetarios gastados
acumulados en el tiempo para cada uno de los escenarios, vemos que, en el plazo de diez años
hemos gastado menos dinero en el escenario uno. El escenario menos favorable es el escenario
número tres que recordamos es la instalación con baterías.
Si ponemos estos datos de la figura 10 en una gráfica podremos ver mejor la evolución. Esto
lo podemos ver en la figura 11.
Las líneas de los diferentes escenarios nos muestran que la pendiente de evolución del
dinero gastado acumulado a lo largo de los años es mucho menor en los que tienen sistemas
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Figura 11. Desembolsos de dinero acumulado por escenario
fotovoltaicos de generación de electricidad. De entre los dos con este sistema el que menor
pendiente tiene es el sistema con batería. Esto nos hace pensar que llegará el punto en que
habremos pagado más sin sistemas de generación eléctrico fotovoltaico que sin. Pero en un
plazo de diez años se desembolsa menos dinero sin ningún sistema, es decir, en el escenario 1.
Pero para ver si realmente es rentable vamos a utilizar el VAN y el TIR de la inversión. En el
caso del VAN se tiene en cuenta la tasa de actualización, pues, no vale lo mismo una unidad
monetaria ahora que dentro de diez años.
En la figura 12 tenemos el cálculo de estos para cada escenario. Como podíamos predecir,
no es rentable instalar el sistema fotovoltaico en ningún caso en un marco temporal de 10 años.
Vamos a estudiar la inversión en un marco de 20 años para ver si en este tiempo alguna
alternativa es más rentable que la solución sin instalar nada. Esto es posible pues los sistemas
fotovoltaicos tienen una vida útil de 25 años mínimo.
Como podíamos predecir, en un marco de 20 años las opciones con sistema de generación
eléctrico fotovoltaico son más rentables que no poner nada. De entre las dos alternativas
planteadas es más rentables la opción con batería.
10 Conclusiones
Actualmente está subiendo el coste de la electricidad en España y se prevé que siga una
tendencia creciente los próximos años. Se ha estudiado la opción de instalar un sistema de
generación de electricidad fotovoltaico en una vivienda ubicada en un punto de la Comunidad
Valenciana con un consumo medio en España.
Cabe mencionar que en el análisis no se ha incluido la opción de un sistema totalmente
independiente de la corriente eléctrica. Además, no se ha tenido en cuenta el calentamiento
global en el pasar de los años, ni el aumento del consumo eléctrico que existe en el tiempo, ni
posibles recesiones. Por último, remarcar que la predicción de los precios de la electricidad es
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Figura 12. TIR y VAN de la inversión
Figura 13. Evolución de los desembolsos acumulados de la inversión durante 20 años
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muy compleja, estos pueden variar bastante de los tenidos en cuenta en el estudio.
Atendiendo al estudio realizado se ha concluido que esta inversión no es rentable en un
marco de 10 años. Hemos podido comprobar que para un marco de 20 años resultaría más
rentable un sistema fotovoltaico conectado a la red eléctrica sin baterías.
Referencias
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http://www
.adrase.com/acceso-a-los-mapas/mapa-zona-peninsula.html
Climate Data. (2020). Clima valencia: Temperatura, climograma y temperatura del agua de va-
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https://es.climate-data.org/europe/espana/comunidad
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Mur, M. B. (2011). Cálculo de la producción anual de una instalación fotovoltaica en cubierta.
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