El calentador eléctrico clásico suele ser el mayor consumidor de energía eléctrica en el hogar. Obtiene su energía para la producción de agua caliente de la red eléctrica. Según la demanda de agua caliente, la cantidad de energía puede variar según el usuario. Por lo general, se necesitan aproximadamente 3,5 kWh de electricidad por día. Esto equivale a unos 55 litros de agua caliente por día o 1.277 kWh de electricidad por año. Con precios promedio de electricidad de 0,31 €/kWh, los costos anuales de producción de agua caliente son 396,02 €.

El calentador fotovoltaico obtiene su energía para la producción de agua caliente principalmente de la fuerza del sol. Los módulos fotovoltaicos conectados directamente al calentador generan electricidad, que se convierte en agua caliente en el calentador mediante una resistencia eléctrica.

Si, por ejemplo, tres módulos fotovoltaicos estándar de 430 Wp cada uno (1,29 kWp de potencia fotovoltaica total) están conectados a un calentador, estos generan en un día promedio con clima variable aproximadamente 0,7 kWh de energía por hora. Después de 5 horas, los módulos fotovoltaicos han producido 3,5 kWh de electricidad (5x 0,7 kWh). Así, la demanda total de electricidad del calentador está cubierta para ese día. No necesita tomar electricidad de la red eléctrica y ha reducido sus costos de electricidad para la producción de agua caliente en ese día al 100 %.
Como el sol no brilla todos los días del año, por ejemplo, en días muy nublados el agua debe ser recalentada. Esto puede hacerse a través de la red eléctrica o, por ejemplo, mediante una calefacción existente de gas, petróleo o pellets.

La experiencia y las simulaciones muestran que, según el comportamiento del usuario, los costos de energía para la producción de agua caliente con el calentador fotovoltaico se reducen aproximadamente en un 75 %. En otras palabras: a lo largo del año, aproximadamente el 75 % de la energía necesaria es proporcionada gratuitamente por los módulos fotovoltaicos. Según el ejemplo calculado anteriormente, los ahorros financieros de un calentador fotovoltaico frente a un calentador eléctrico clásico son aproximadamente 301 € por año.

Contabilidad de costos
A continuación se realiza un cálculo de rentabilidad para determinar el período de amortización en años y el rendimiento anual.

Costos del calentador híbrido fotovoltaico: 699 €
Costos de 3x módulos fotovoltaicos de 430 Wp: 330 €
Costos de cable: 50 €
Costos de la subestructura: 120 €
Costos totales: 1.199 €
Ahorros por año: 301 €
Período de amortización: 3,99 años

Período de amortización = Inversión / Ahorros = 1.199 € / 301 € = 3,99 años

Rendimiento = Ahorros * 100 / Inversión = 301 € * 100 / 1.199 € = 25,1 %

El período de amortización en este ejemplo es de 3,99 años. Después de este tiempo, habrá recuperado su inversión inicial y podrá usar agua caliente gratis a partir de ese momento. ¡El rendimiento sobre su capital invertido es del 25,1 %!

En el gráfico adjunto se muestra con qué frecuencia el calentador híbrido fotovoltaico debe calentar automáticamente a través de la red eléctrica para calentar adicionalmente el agua en caso de alta demanda de agua caliente y al mismo tiempo un clima relativamente malo.

En días especialmente soleados, cuando el calentador, por ejemplo, ya está completamente calentado al mediodía, puede inyectar la electricidad excedente directamente a su red eléctrica doméstica con el dispositivo de conmutación fothermo en combinación con un inversor Micro PV.

En el ejemplo mostrado anteriormente, el calentador se calentó completamente después de pocas horas de sol. También se pudo observar en el gráfico que una cantidad relativamente grande de electricidad fotovoltaica no se pudo utilizar durante el semestre de verano. Con la inyección eléctrica de excedentes a través del dispositivo de conmutación fothermo, puede inyectar la electricidad fotovoltaica generada durante el resto del día con hasta 800 W a su red doméstica. En este ejemplo, reduciría sus costos de electricidad en aproximadamente 104 € por año.

Si desea reducir aún más los costos de electricidad, puede usar cuatro módulos fotovoltaicos en lugar de tres. Esto le da la ventaja de que incluso en días muy nublados el agua caliente se calentará de manera confiable y que en total podrá inyectar más electricidad excedente a su red doméstica. El análisis de rentabilidad sería entonces el siguiente:

Costos calentador híbrido fotovoltaico: 699 €
Costos 4x módulos fotovoltaicos de 430 Wp: 440 €
Costos cables: 70 €
Costos estructura de soporte: 160 €
Costos dispositivo de conmutación 169€
Costos inversor Micro PV 149 €
Costos totales: 1.687 €

Ahorros por año - Calentador: 323 €
Ahorros por año - Inyección de excedentes: 104 €
Ahorros totales: 427 €
Tiempo de amortización: 3,95 años

Tiempo de amortización = Inversión / Ahorros = 1.687 € / 426 € = 3,95 años

En este ejemplo con inyección de excedentes a un inversor micro PV, ahorra cada año 427 € en costos de electricidad. Eso son 126 € más por año que en el primer ejemplo con el uso exclusivo del calentador fotovoltaico. Después de aproximadamente 4 años, su inversión inicial estará recuperada y podrá usar su agua caliente y electricidad gratuita generada por usted mismo. El rendimiento sobre su capital invertido es del 25,3%. Además, ahorra aproximadamente 590 kg de CO2 en comparación con la electricidad de la mezcla eléctrica alemana (2022).

Rendimiento = Ahorros * 100 / Inversión = 426 € * 100 / 1.687 € = 25,3 %

En el gráfico adjunto se muestra la energía inyectada y consumida en la red eléctrica propia (verde) a lo largo del año. Cabe destacar que siempre se suministra primero energía al calentador fotovoltaico y solo los excedentes se inyectan a la red eléctrica a través de un inversor micro PV de 800 W.

Especialmente en el semestre de verano, hay excedentes fotovoltaicos que pueden consumirse directamente en la red doméstica propia. Como en los meses de invierno la producción fotovoltaica es considerablemente menor, durante este período apenas se produce una inyección de excedentes.

En el gráfico adjunto se puede ver claramente que, debido a la sobredimensión de los módulos fotovoltaicos en el semestre de verano, apenas se necesita energía para el recalentamiento (azul) del agua. Los módulos fotovoltaicos cubren casi por completo la demanda de agua caliente. En este ejemplo concreto, el 81 % de la demanda anual de agua caliente se cubre fotovoltaicamente. Esto corresponde a aproximadamente 16.200 litros de agua a 65 grados.