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All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
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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.

220 V monofásico (0,22 kV)
Alimentación
5 kWp
FV
5 kW / 10 kWh (2 h)
BESS
4 kW (5 kW instalados)
Demanda
100%
Cuota renovable
Autoconsumo, cero exportación
Modo
768 VDC (240 celdas)
Tensión de batería
$5.500
Inversión EPC
SourceRoleShare kWShare
Grid 0.22 kVbase0 kW0%
Solar PV 5 kWpvariable4 kW100%
BESS 5 kW / 10 kWhvariable0 kW0%

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

Pain

La inyección a la red está restringida o no vale la pena

Solution

Autoconsumo + anti-retorno con exportación cero

Evidence

antiExport=yes; dispositivo anti-retorno añadido automáticamente ($1,800)

Pain

La solar alcanza su pico al mediodía pero la vivienda consume por la tarde

Solution

BESS de 10 kWh desplaza 2 h de solar

Evidence

storageHours 2; el recorte V24 ahorra $949/año (diferencial $0.13)

Pain

Caída de tensión monofásica y limitaciones de cable pequeño

Solution

Cable de 16 mm² + corrección de FP

Evidence

V1 advierte caída del 5–7% — ampliar cable o mejorar FP

Pain

Los sistemas pequeños parecen marginales sobre el papel

Solution

Economía honesta: el valor es resiliencia + autoconsumo

Evidence

Retorno de 4 años, TIR 25.51%, VPN ≈ -$532 — subsidios/TOU lo mejoran

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
Capacidad fotovoltaica5 kWp5.016 kWh/año (P50), PR 0,836100% renovable, alimenta 4 kW
Limitado por área de techo / sombreado
Capacidad BESS5 kW / 10 kWh (2 h)Autoconsumo + respaldo768 VDC, celdas de 280 Ah
V8: 2 h < 4 h base de recorte de picos — ampliar para arbitraje TOU
Autoconsumo0,8selfUseRatio predeterminado4.013 kWh autoconsumidos, 1.003 kWh excedente
Mayor con una batería más grande
Exportación ceroantiExport=yesRestricción de inyección a la redAnti-retorno añadido automáticamente
Medición neta permitida → establecer antiExport=no
Economía$5.500 EPCAlcance PV + BESSRetorno de 4 años, TIR 25,51%
Marginal a 5 kW — subsidios/TOU mejoran
Caída de tensión5–7% (V1 advertencia)220 V monofásico 5 kWTerminal 0,975 pu
Ampliar cable / mejorar FP / trifásico
CO2 evitado3,01 t/año5.016 kWh × carbono de la red≈3 t evitadas
Dependiente del mix de la red

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/28Diagrama unifilar — 220 V monofásico → 5 kWp PV + 5 kW/10 kWh BESS → cargas del hogar (anti-retorno)
Why: El SLD muestra el esqueleto de autoconsumo: red, PV y BESS se encuentran en el bus de 220 V con un dispositivo anti-retorno en el PCC — la fuente estructural de 'solo entrada, nunca salida'.
Dwg 4/28Topología del sistema — Red · PV · BESS → bus de 220 V → iluminación/electrodomésticos
Why: La topología visualiza la jerarquía de tres fuentes — PV (día), BESS (desplazamiento + respaldo), red (respaldo) — con despacho del EMS, el punto de aterrizaje de la gestión energética para un hogar.
Dwg 19/28Transferencia de microrred — PCC · anti-isla + anti-retorno · desconexión automática ante pérdida de red
Why: El dibujo de microrred previsualiza la acción anti-isla: inversor de conexión a red + relé anti-retorno se desconectan ante pérdida de red para prevenir isla — protección obligatoria para conexión a red residencial.
Dwg 28/28Máquina de estados del EMS — Recorte/desplazamiento PV-BESS · despacho de autoconsumo · respaldo
Why: La máquina de estados del EMS es el cerebro de despacho del autoconsumo: PV alimenta primero el hogar, el excedente carga la batería, la batería se descarga por la noche — la fuente del ahorro por recorte de $949/año de V24.
Dwg 18/28Compensación reactiva y armónica — Compensación reactiva residencial · PF monofásico
Why: Las cargas residenciales monofásicas tienen bajo PF; la compensación reactiva eleva el PF y alivia la caída de tensión del 5–7% de V1 — el punto de aterrizaje de calidad de energía para sistemas pequeños.

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 11 · Evaluación de la calidad de la energíaDwg 7 · Cálculo de cortocircuitoDwg 15 · Sistema de puesta a tierraDwg 16 · Protección contra rayos y sobretensionesDwg 17 · Plano de disposición de equiposDwg 24 · Diagrama unifilar de almacenamiento para reducción de picosDwg 25 · Perfil de operación de reducción de picos

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.

$5,500
Inversión EPC
4 años
Período de recuperación
25.51%
TIR
514%
ROI a 25 años
$0.1137/kWh
LCOE
3.01 t/año
CO2 evitado
Key assumptions driving these numbers
$0.12/kWh
Electricity price
$0.06/kWh
Feed-in tariff
5016 kWh
Annual generation (P50)
80%
Self-consumption
$0.13/kWh
Peak-valley spread

8 · FAQ

¿Cuánta energía solar para una vivienda de 5 kW?
5 kWp coinciden con la carga; produce ≈5.016 kWh/año (P50, 1.200 h, PR 0,836), 100% de participación renovable.
¿Qué tamaño de batería?
BESS doméstico de 5 kW/10 kWh (2 h) a 768 VDC; V8 señala 2 h < 4 h para reducción de picos, así que aumente el tamaño para arbitraje TOU.
¿Monofásico o trifásico?
220 V monofásico es adecuado para una vivienda ≤5 kW; V1 muestra una caída de tensión del 5–7% — las viviendas más grandes deberían usar 380 V trifásico.
¿Puedo vender el excedente a la red?
En modo de exportación cero (antiExport=yes) no — un dispositivo anti-retorno lo bloquea; con medición neta configure antiExport=no para vender el excedente de ≈1.003 kWh/año.
¿Cuánto cuesta y cuál es el retorno?
≈$5.500 EPC, 4 años de retorno, TIR 25,51%, ROI a 25 años 514%, LCOE $0,1137/kWh — marginal sin subsidios.
¿Mantiene las luces encendidas durante un apagón?
La batería de 10 kWh respalda ~2 h de la demanda de 4 kW; está conectada a la red, por lo que para un funcionamiento totalmente aislado se necesita un inversor híbrido con isla.
¿Qué hay del anti-isla?
El inversor de conexión a red + relé anti-retorno se desconectan ante pérdida de red según el código de red local — se requiere aprobación de conexión a red.
¿Cuánto CO2 ahorra?
≈3,01 t/año (5.016 kWh a la intensidad de carbono de la red).
¿Por qué el VPN es ligeramente negativo?
A 5 kW los costos fijos dominan; VPN ≈ -$532 en 25 años a precios actuales — subsidios, mayor autoconsumo o tarifas TOU lo vuelven positivo.

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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