Diseño de Sistema Solar Off-Grid 2.2 kWh en el Noroeste de Galicia | Jesanre Stack

Diseño de Sistema Solar Off-Grid de 2.2 kWh para el Noroeste de Galicia

Autor: Jesús Andrade Recarey Fecha: Mayo de 2026 Categoría: Energía Renovable / Ingeniería

1. Introducción y Contexto Climático

El diseño de un sistema fotovoltaico aislado (off-grid) en el noroeste de Galicia (comarcas de A Coruña, Bergantiños, Ferrolterra) presenta desafíos de ingeniería críticos. A diferencia de las regiones del sur peninsular, esta zona se caracteriza por un alto índice de nubosidad, regímenes de lluvias persistentes y un número significativamente bajo de Horas Solar Pico (HSP) durante el invierno (noviembre a febrero).

Para garantizar un suministro diario constante de 2.2 kWh útiles sin comprometer la vida útil de los componentes, el cálculo no puede basarse en medias anuales generales. Debe dimensionarse utilizando el peor escenario mensual histórico (habitualmente diciembre), implementando coeficientes de pérdidas específicos por temperatura, dispersión y suciedad salina o ambiental costera.

2. Parámetros de Diseño y Consumo Objetivo

El sistema debe cubrir una demanda diaria real de 2,200 Wh. Al tratarse de un diseño off-grid, es vital considerar la eficiencia global de la instalación (Performance Ratio - PR), estimada en un 75% debido a las pérdidas en inversores, reguladores de carga MPPT y cableado.

Parámetro Técnico	Valor Nominal	Unidad	Observaciones técnico-climatológicas
Consumo Diario Neto ($E_{neto}$)	2.2	kWh / día	Energía consumida directamente en AC (230V, 50Hz).
HSP Diciembre (Peor mes)	1.3	Horas	Datos promediados PVGIS para latitud 43.3° N (Noroeste de Galicia).
Eficiencia Global de la Instalación (PR)	0.75	%	Considera pérdidas por cableado, polvo y rendimiento de conversión.
Tensión del Banco de Baterías	24	V	Umbral mínimo recomendado para evitar corrientes excesivas en DC.

3. Dimensionamiento del Campo Fotovoltaico (Paneles)

Para obtener la potencia del campo generador necesaria ($P_{wp}$), se aplica la fórmula matemática estándar de aislamiento:

P_wp = E_neto / (HSP * PR)

Sustituyendo nuestros parámetros específicos para el noroeste gallego:

P_wp = 2200 Wh / (1.3 * 0.75) = 2200 / 0.975 = 2,256.41 Wp

Para asegurar la captación ante degradación prematura por humedad y variabilidad extrema, seleccionamos módulos de tipo Monocristalino PERC de alta eficiencia debido a su mejor respuesta con radiación difusa (días nublados).

Configuración propuesta: 5 paneles de 460 Wp instalados con una inclinación óptima para invierno de 50° a 55° orientados estrictamente al Sur (Azimut 0°). Esto optimiza la captación cuando el sol está más bajo en el horizonte y facilita el escurrimiento de agua pluvial.

• Potencia total instalada: 5 × 460 Wp = 2,300 Wp

4. Sistema de Almacenamiento (Baterías LiFePO4)

Dadas las condiciones climatológicas de Galicia, donde los frentes atlánticos pueden encadenar varios días sin apenas radiación directa, se prescribe tecnología de Litio Ferro-Fosfato (LiFePO4). Ofrecen un 95% de profundidad de descarga (DoD) segura y más de 4000 ciclos de vida, soportando los picos de humedad sin la estratificación del ácido propia del plomo.

Calculamos la capacidad útil requerida garantizando un mínimo de 2 días de autonomía estricta:

Capacidad Útil (Wh) = Consumo Diario * Días de Autonomía
Capacidad Útil = 2200 Wh * 2 = 4,400 Wh

Considerando un DoD del 90% para maximizar la vida útil de las celdas:

Capacidad Nominal (Wh) = 4400 Wh / 0.90 = 4,888.88 Wh
Capacidad en Ah (Sistema 24V) = 4888.88 Wh / 24V = 203.7 Ah

Solución comercial: Un banco de baterías de 24V 200Ah (4.8 kWh de capacidad nominal), compuesto por configuraciones de celdas prismáticas con BMS (Battery Management System) integrado de alta gama que supervise el equilibrado de celdas de forma activa.

5. Electrónica de Control: Inversor-Cargador y Regulador MPPT

Se descartan rotundamente reguladores PWM. Es obligatorio el uso de un algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) capaz de barrer la curva V-I en milisegundos durante cambios rápidos de nubosidad.

Configuración Eléctrica del String (Cálculo del Regulador)

Suponiendo paneles de 460Wp con un $V_{oc}$ (Tensión de circuito abierto) de 50.0V y un $I_{sc}$ (Corriente de cortocircuito) de 11.5A:

Si estructuramos el campo solar en una configuración de un único string de 5 paneles en serie, el regulador MPPT deberá soportar:

• $V_{oc\_total} = 5 \times 50.0V = 250V$ (Sin contar coeficiente por frío extremo, que elevaría este valor en torno a un 10%, resultando en ~275V).

Por seguridad operativa y para evitar sobretensiones críticas por frío en las mañanas despejadas de invierno, se recomienda una configuración de 2 strings en paralelo de 2 paneles en serie cada uno, requiriendo reajustar a 4 paneles totales de 550Wp o bien utilizar un regulador MPPT de alta tensión nominal (p. ej., rango 250V/100A o superior).

Inversor de Onda Senoidal Pura

El inversor debe dimensionarse para soportar la potencia nominal de los consumos simultáneos y los picos de arranque inductivo (motores, bombas de agua). Para este sistema se dimensiona un inversor de 3000W continuos a 24V.

Consejo PRO: Tratamiento Atmosférico y Estructura

En el litoral y el interior del noroeste de Galicia, la combinación de humedad ambiental superior al 85% y la salinidad erosiona rápidamente los elementos de fijación. Utiliza exclusivamente estructuras de aluminio anodizado (mínimo 20 micras) y tornillería de acero inoxidable A4 (AISI 316). Evita el uso de acero galvanizado convencional, el cual presentará oxidación galvánica y degradación estructural antes de los primeros 5 años.

6. Esquema Técnico y Dimensionamiento de Protecciones

El siguiente bloque describe la lógica de cableado y los umbrales de disparo térmico y magnético para garantizar la seguridad frente a cortocircuitos e incendios según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT).

+--------------------------------------------------------+
|                 CAMPO SOLAR (2.300 Wp)                 |
| Configuración: 2 Strings en Paralelo de 2 Paneles      |
+--------------------------------------------------------+
                           |
            [Fusibles DC 15A por String]
            [Protector Sobretensiones Transitorias]
                           |  Cable Solari 6mm²
                           v
+--------------------------------------------------------+
|                 REGULADOR MPPT 150V/80A                |
+--------------------------------------------------------+
                           |
            [Magnetotérmico DC 100A]
                           v
+--------------------------------------------------------+
|          BANCO BATERÍAS LiFePO4 (24V 200Ah)           |
+--------------------------------------------------------+
                           |
            [Fusible Mega Fuse 200A]
                           v
+--------------------------------------------------------+
|             INVERSOR ONDA PURA 24V / 3000W             |
+--------------------------------------------------------+
                           |
            [Diferencial 25A 30mA Clase A (Inmunizado)]
            [Magnetotérmico AC 16A]
                           v
+--------------------------------------------------------+
|                  RED DE CONSUMO DOMÉSTICO              |
+--------------------------------------------------------+
      

7. Tabla Completa de Materiales (BOM)

Componente	Especificación Mínima	Cantidad	Función en el Sistema
Panel Fotovoltaico	Monocristalino PERC 575Wp ($V_{oc} \approx 53V$)	4	Captación de radiación difusa y directa.
Regulador de Carga	MPPT 150V / 85A	1	Algoritmo de seguimiento continuo de máxima potencia.
Inversor	Onda senoidal pura 24V 3000W con terminales M8	1	Transformación de corriente continua a alterna 230V.
Batería Monobloc	LiFePO4 24V 200Ah con comunicación CAN/RS485	1	Almacenamiento de energía con BMS integrado.
Cableado Solar	Cobre con doble aislamiento PV-ZZ-F 6mm²	Metros variables	Conexión del campo solar a protecciones del regulador.
Protección AC	Diferencial Superinmunizado 2P 25A 30mA	1	Protección diferencial contra fugas en corriente alterna.

Troubleshooting: Resolución de Problemas Frecuentes en Climas Húmedos

• Síntoma: El inversor reporta alarma por baja tensión (Under-Voltage) al amanecer de forma prematura.
  Causa: Durante inviernos gallegos prolongados, la descarga residual nocturna se suma a una baja tasa de carga diurna. El litio mantiene una curva de descarga muy plana pero decae súbitamente al final.
  Solución: Reprogramar el umbral de desconexión por baja tensión en el inversor a 24.0V (en lugar de los 22.0V de fábrica) para preservar un remanente crítico de seguridad.
• Síntoma: Disparos intempestivos de la protección diferencial en la línea AC.
  Causa: La alta humedad relativa satura los aislamientos externos de luminarias o bombas inductivas, generando corrientes parásitas capacitivas a tierra.
  Solución: Sustituir el interruptor diferencial convencional por uno Clase A (Superinmunizado), el cual filtra las corrientes de alta frecuencia asociadas a la electrónica del inversor y a las humedades severas.

8. Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Funcionará el sistema durante 5 o 6 días seguidos de lluvia densa en Galicia?

El sistema se ha dimensionado con 2 días de autonomía al 90% de descarga estricta sin nada de captación solar. No obstante, incluso en días muy cubiertos de invierno en el noroeste peninsular, los paneles PERC producen entre un 10% y un 15% de su potencia nominal gracias a la radiación difusa. Si la racha sin sol directo supera los 4 días, se activará el relé de alarma automática para arrancar un grupo electrógeno auxiliar de apoyo.

¿Por qué se opta por una configuración a 24V en lugar de 12V?

Una potencia de consumo que llegue a demandar 3000W implicaría corrientes de corriente continua de más de 250 amperios en un sistema de 12V. Esto exigiría secciones de cable impracticables (superiores a 70mm²) para evitar caídas de tensión extremas y peligro de calentamiento. Al subir a 24V, reducimos la corriente a la mitad, mejorando drásticamente la eficiencia térmica y abaratando las protecciones.

¿Cómo afecta el salitre de la costa de A Coruña a los paneles?

El salitre genera una capa blanquecina opaca que puede reducir el rendimiento hasta un 25%. Es imprescindible adquirir paneles con certificación IEC 61701 (Resistencia a la corrosión por niebla salina) y planificar una limpieza periódica con agua dulce al finalizar los periodos de temporales del suroeste.