5 kW Solar Doméstico: PV Monofásico de 220 V + BESS de 5 kW/10 kWh Autoconsumo Análisis Profundo
5 kWp FV · BESS doméstico de 5 kW/10 kWh (2 h) · 220 V monofásico · anti-retorno (exportación cero)
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: esta vivienda de 5 kW funciona con un sistema monofásico de 220 V con 5 kWp de PV + una batería doméstica de 5 kW/10 kWh en modo autoconsumo (cero exportación) — total del configurador ≈ $17,678, EPC ≈ $5,500, retorno de inversión en 4 años, TIR del 25,51%, ROI del 514% a 25 años, 3,01 t de CO2 evitadas/año (nivel de viabilidad).
- •Alimentación de baja tensión monofásica de 220 V; 5 kW instalados → 4 kW de demanda, stdKva 4, 100% de participación renovable
- •5 kWp de PV ≈5.016 kWh/año (P50), 0,8 de autoconsumo → 4.013 kWh autoconsumidos + 1.003 kWh excedentes
- •BESS de 5 kW/10 kWh (2 h, 768 VDC) + dispositivo anti-retorno (exportación cero) — respaldo + reducción de picos
- •Economía: $5.500 EPC, 4 años de retorno, TIR del 25,51%, ROI del 514% a 25 años, LCOE de $0,1137/kWh, VPN ≈ -$532 (marginal)
- •Atención: caída de tensión V1 del 5–7% (monofásico), almacenamiento V8 de 2 h < base de reducción de picos de 4 h
2 · Solution Overview
Un sistema solar doméstico de 5 kW es la escala más pequeña en el configurador: una conexión monofásica de 220 V, PV en el tejado dimensionado para la carga del hogar y una batería doméstica para desplazar la energía solar del día a la noche. El autoconsumo con cero exportación (anti-retorno) es la configuración predeterminada bajo las restricciones de inyección a la red residencial.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 0.22 kV | base | 0 kW | 0% |
| Solar PV 5 kWp | variable | 4 kW | 100% |
| BESS 5 kW / 10 kWh | variable | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
1. Identificación de requisitos
Carga doméstica de 5 kW (iluminación 1,5 kW + electrodomésticos 3,5 kW), suministro monofásico de 220 V, motor más grande de 1,5 kW.
2. Carga y clasificación
Sin carga crítica/clasificada; demanda de 4 kW (diversidad 0,8).
3. Dimensionamiento fotovoltaico
5 kWp en tejado ≈ 5.016 kWh/año (1.200 horas de plena carga, PR 0,836).
4. Dimensionamiento del BESS
Batería doméstica de 5 kW/10 kWh (2 h), 768 VDC, para desplazamiento de autoconsumo + respaldo.
5. Exportación cero
antiExport=yes → protección contra retroalimentación (potencia inversa) añadida automáticamente.
6. Conexión a la red
220 V monofásico, anti-islamiento + medición según el código de red local (pendiente de aprobación).
Pain Points → Solution → Evidence
La inyección a la red está restringida o no vale la pena
Autoconsumo + anti-retorno con exportación cero
antiExport=yes; dispositivo anti-retorno añadido automáticamente ($1,800)
La solar alcanza su pico al mediodía pero la vivienda consume por la tarde
BESS de 10 kWh desplaza 2 h de solar
storageHours 2; el recorte V24 ahorra $949/año (diferencial $0.13)
Caída de tensión monofásica y limitaciones de cable pequeño
Cable de 16 mm² + corrección de FP
V1 advierte caída del 5–7% — ampliar cable o mejorar FP
Los sistemas pequeños parecen marginales sobre el papel
Economía honesta: el valor es resiliencia + autoconsumo
Retorno de 4 años, TIR 25.51%, VPN ≈ -$532 — subsidios/TOU lo mejoran
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| Capacidad fotovoltaica | 5 kWp | 5.016 kWh/año (P50), PR 0,836 | 100% renovable, alimenta 4 kW Limitado por área de techo / sombreado |
| Capacidad BESS | 5 kW / 10 kWh (2 h) | Autoconsumo + respaldo | 768 VDC, celdas de 280 Ah V8: 2 h < 4 h base de recorte de picos — ampliar para arbitraje TOU |
| Autoconsumo | 0,8 | selfUseRatio predeterminado | 4.013 kWh autoconsumidos, 1.003 kWh excedente Mayor con una batería más grande |
| Exportación cero | antiExport=yes | Restricción de inyección a la red | Anti-retorno añadido automáticamente Medición neta permitida → establecer antiExport=no |
| Economía | $5.500 EPC | Alcance PV + BESS | Retorno de 4 años, TIR 25,51% Marginal a 5 kW — subsidios/TOU mejoran |
| Caída de tensión | 5–7% (V1 advertencia) | 220 V monofásico 5 kW | Terminal 0,975 pu Ampliar cable / mejorar FP / trifásico |
| CO2 evitado | 3,01 t/año | 5.016 kWh × carbono de la red | ≈3 t evitadas Dependiente del mix de la red |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Flujo de energía
Durante el día, los 5 kW de PV alimentan primero la vivienda de 4 kW, el excedente carga la batería; por la tarde, la descarga de la batería + la red cubren la demanda; la protección anti-retorno garantiza cero exportación — autoconsumo de un vistazo.
Economía
5.016 kWh/año; la PV ahorra $1,491 (incl. recorte de BESS); $5.500 EPC, 4 años de retorno, TIR 25,51%, LCOE $0,1137/kWh, VAN ≈ -$532, 3,01 t CO2 evitadas/año.
Calidad de energía
Caída monofásica de 220 V del 5–7% (V1 advertencia), terminal 0,975 pu; la compensación reactiva eleva el PF — el punto clave de calidad de energía para sistemas pequeños.
Respaldo y resiliencia
La batería de 10 kWh soporta ~2 h de la demanda de 4 kW ante pérdida de red; se necesita un inversor híbrido para un verdadero aislamiento fuera de red.
Other views (shown): Perfil de tensión · Características del esquema · LCC (costo del ciclo de vida) · Ambiental
7 · Economics & Payback
EPC ≈ $5,500 (5 kWp PV + 5 kW/10 kWh BESS). El autoconsumo fotovoltaico ahorra ≈$1,491/año (a $0.12/kWh) (incl. recorte de BESS); en general, período de recuperación de 4 años, TIR del 25.51%, ROI a 25 años del 514%, LCOE $0.1137/kWh, VPN ≈ -$532 (casi en equilibrio), 3.01 t de CO2 evitadas/año. La escala residencial es marginal sin subsidios — el valor principal es la resiliencia de respaldo + el autoconsumo.
8 · FAQ
¿Cuánta energía solar para una vivienda de 5 kW?
¿Qué tamaño de batería?
¿Monofásico o trifásico?
¿Puedo vender el excedente a la red?
¿Cuánto cuesta y cuál es el retorno?
¿Mantiene las luces encendidas durante un apagón?
¿Qué hay del anti-isla?
¿Cuánto CO2 ahorra?
¿Por qué el VPN es ligeramente negativo?
Special Considerations
- V1 advierte una caída de tensión acumulativa del 5–7% en 220 V monofásico — amplíe el cable de acometida o mejore el FP antes de la aprobación final.
- V8: base de 2 h de almacenamiento < 4 h de reducción de picos; para arbitraje de tiempo de uso, amplíe la batería.
- El modo de exportación cero añade automáticamente un dispositivo anti-retorno; si la medición neta está disponible, configure antiExport=no para vender el excedente de ≈1.003 kWh/año.
- VAN ≈ -$532 (casi en equilibrio) a $0,12/kWh + $0,06/kWh de tarifa de inyección — los subsidios o un mayor diferencial TOU lo mejoran sustancialmente.
- Nivel de factibilidad; aprobación de conexión a la red (anti-islanding + medición) pendiente según el código de red local.
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