La caldera eléctrica clásica suele ser el mayor consumidor de energía eléctrica del hogar. La energía para la preparación de agua caliente la obtiene de la red eléctrica. Dependiendo del requerimiento de agua caliente, la cantidad de energía puede variar según el usuario. Normalmente se necesitan unos 3,5 kWh de electricidad al día. Esto equivale a unos 55 litros de agua caliente al día o 1.277 kWh de electricidad al año. Con un precio medio de la electricidad de 0,31 €/kWh, el coste anual de producción de agua caliente es de 396,02 €.

La caldera fotovoltaica obtiene su energía para producir agua caliente principalmente de la energía del sol. Los módulos fotovoltaicos conectados directamente a la caldera generan electricidad, que se convierte en agua caliente en la caldera a través de un elemento calefactor.

Por ejemplo, si se conectan a una caldera tres módulos fotovoltaicos estándar con una potencia máxima de 430 Wp cada uno (1,29 kWp de potencia fotovoltaica total), generarán alrededor de 0,7 kWh de energía por hora en un día normal con clima cambiante. Después de 5 horas, los módulos fotovoltaicos han producido 3,5 kWh de electricidad (5x 0,7 kWh). Para ese día se cubren todas las necesidades eléctricas de la caldera. No tienes que sacar electricidad de la red y has reducido tus costos de electricidad para calentar agua en un 100% ese día.
Como el sol no brilla todos los días del año, es necesario recalentar el agua, por ejemplo, en días muy nublados. Esto puede realizarse a través de la red eléctrica o, por ejemplo, mediante una calefacción de gas, gasóleo o pellets existente.

La experiencia y las simulaciones muestran que, dependiendo del comportamiento del usuario, los costes energéticos para la preparación de agua caliente se reducen en aproximadamente un 75 % con la caldera fotovoltaica. En otras palabras: aproximadamente el 75% de la energía necesaria la proporcionan los módulos fotovoltaicos de forma gratuita al año. Según el ejemplo calculado anteriormente, el ahorro económico de una caldera fotovoltaica respecto a la caldera eléctrica clásica ronda los 301€ al año.

Cálculo de costes
Luego se realiza un cálculo de eficiencia económica para determinar el periodo de recuperación en años y la rentabilidad anual.

Coste caldera híbrida fotovoltaica: 699€
Módulo fotovoltaico 3x Kosten de 430 Wp: 330 €
Costo del cable: 50 €
Coste de la subestructura: 120€
Coste total: 1.199 €
Ahorros por año: 301 €
Periodo de recuperación: 3,99 años

Periodo de recuperación = inversión / ahorro = 1.199 € / 301 € = 3,99 años

Rentabilidad = ahorro * 100 / inversión = 301€ * 100 / 1.199€ = 25,1%

El período de recuperación en este ejemplo es de 3,99 años. Pasado este tiempo, habrás ahorrado tu inversión inicial y ya podrás utilizar agua caliente gratuita. ¡El rendimiento de su capital invertido es del 25,1%!

El gráfico de al lado muestra con qué frecuencia la caldera híbrida fotovoltaica debe recalentarse automáticamente a través de la red eléctrica para calentar adicionalmente el agua cuando hay una gran demanda de agua caliente y, al mismo tiempo, un tiempo relativamente malo.

En días particularmente soleados, por ejemplo cuando la caldera ya está completamente calentada al mediodía, puede inyectar el exceso de electricidad directamente a la red eléctrica de su hogar utilizando el dispositivo de conmutación fothermo en combinación con un inversor fotovoltaico Mirkro.

En el ejemplo mostrado arriba, la caldera se calentó completamente después de unas horas de sol. En el gráfico también se puede ver que en los meses de verano no se podía utilizar una cantidad relativamente grande de electricidad fotovoltaica. Con la inyección eléctrica sobrante a través del dispositivo de conmutación fothermo, podrá alimentar la electricidad fotovoltaica generada durante el resto del día a su red doméstica con hasta 800 W. En este ejemplo, reduciría sus costes de electricidad en unos 104 € al año.

Si quieres reducir aún más los costes de electricidad, puedes utilizar cuatro módulos fotovoltaicos en lugar de tres. Esto le ofrece la ventaja de que el agua caliente se calienta de forma fiable incluso en días muy nublados y de que puede inyectar más electricidad sobrante a su red doméstica. El análisis económico entonces queda así:

Coste de las calderas híbridas fotovoltaicas: 699€
Módulo fotovoltaico 4x Kosten de 430 Wp: 440 €
Costo del cable: 70 €
Coste de la subestructura: 160€
Costo del dispositivo de conmutación 169€
El inversor fotovoltaico Mirkro cuesta 149 €
Coste total: 1.687 €

Ahorro al año - Caldera: 323€
Ahorro por año - alimentación excedente: 104 €
Ahorros totales: 427 €
Periodo de recuperación: 3,95 años

Periodo de recuperación = inversión / ahorro = 1.687 € / 426 € = 3,95 años

En este ejemplo, con una inyección excesiva en un microinversor fotovoltaico, se ahorran 427 € en costes de electricidad cada año. Esto supone 126 € más al año que en el primer ejemplo utilizando exclusivamente la caldera fotovoltaica. Después de aproximadamente 4 años, su inversión original se recuperará y podrá utilizar el agua caliente y la electricidad gratuitas que genere usted mismo. El rendimiento de su capital invertido es del 25,3%. Por cierto, también se ahorran unos 590 kg de CO2 en comparación con la electricidad del mix eléctrico alemán (2022).

Rentabilidad = ahorro * 100 / inversión = 426€ * 100 / 1.687€ = 25,3%

El gráfico de al lado muestra la energía inyectada y consumida en la propia red eléctrica de la empresa (verde) a lo largo del año. Cabe señalar que la caldera fotovoltaica siempre se alimenta primero con energía y sólo el excedente se inyecta a la red eléctrica a través de un microinversor fotovoltaico de 800 W.

Especialmente en los meses de verano hay excedentes de energía fotovoltaica, que se pueden utilizar directamente en la propia red doméstica. Dado que en los meses de invierno el rendimiento fotovoltaico es significativamente menor, durante esta época apenas se produce un exceso de inyección.

En el gráfico de al lado se puede ver claramente que, debido al sobredimensionamiento de los módulos fotovoltaicos, apenas es necesario utilizar energía para recalentar el agua (azul) en los meses de verano. Los módulos fotovoltaicos cubren casi por completo la necesidad de agua caliente. En este ejemplo específico, el 81% de la necesidad anual de agua caliente se cubre con energía fotovoltaica. Esto equivale a unos 16.200 litros de agua a 65 grados.