Guía metodológica para la implementación de sistemas fotovoltáicos a pequeña escala en Colombia

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GUIA METODOLOGICA PARA LA IMPLEMENTACION DE SISTEMAS 
FOTOVOLTAICOS A PEQUEÑA ESCALA EN COLOMBIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CLAUDIA MARCELA ESPITIA REY 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE SANTANDER 
FACULTAD DE INGENIERIAS 
MAESTRIA EN SISTEMAS ENERGETICOS AVANZADOS 
BUCARAMANGA 
2017
 
 
 
GUIA METODOLOGICA PARA LA IMPLEMENTACION DE SISTEMAS 
FOTOVOLTAICOS A PEQUEÑA ESCALA EN COLOMBIA 
 
 
Desarrollado por: 
CLAUDIA MARCELA ESPITIA REY 
Cód.: 13822009 
 
Tesis de Maestría presentada como requisito para optar al título de 
MAGÍSTER EN Sistemas Energéticos Avanzados 
 
 
Director: 
ANA LISBETH GALINDO NOGUERA 
Magister en ciencias en ingeniería de energía 
Doctorado en ciencias en ingeniería mecánica en el área de térmica, fluido y 
máquinas de flujo 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE SANTANDER 
FACULTAD DE INGENIERIAS 
MAESTRIA EN SISTEMAS ENERGETICOS AVANZADOS 
BUCARAMANGA 
2017 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
Dedico esta trabajo a DIOS, por haberme dado la vida y permitirme el haber 
llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional. A mi 
Madre quien me dio la vida, educación, apoyo y consejos, por ser el pilar más 
importante y por demostrarte siempre su cariño. 
 
Especialmente quiero dedicar esta tesis a Edwin, quien me apoyo y alentó para 
continuar, cuando parecía que me iba a rendir, le agradezco desde el fondo de mi 
alma porque creyó en mí, lo logre gracias a ti. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGARADECIMIENTOS 
 
 
Le agradezco a Dios por haberme acompañado y guiado a lo largo de este 
camino, por ser mi fortaleza en los momentos de debilidad y por brindarme una 
vida llena de aprendizajes, experiencias y sobre todo felicidad. 
 
Le doy gracias a mi Madre Denlide por apoyarme en todo momento, por los 
valores que me ha inculcado, y por haberme dado la oportunidad de tener una 
excelente educación en mi vida, pero sobre todo por ser un excelente ejemplo a 
seguir. 
 
A Edwin, por ser una parte muy importante en mi vida por darme animo en mis 
peores momentos, por ayudarme a lograr este sueño, por su paciencia y amor 
incondicional cuando más lo necesite. 
 
A mi hermana Lady y su familia, porque hacen parte de lo que soy y representar 
para mí la unidad familiar, por darme el regalo más bello que llenan mi vida de 
alegría y amor, mis sobrinos. 
 
A mis amigos, pero sobre todo a Andrea, por confiar y creer en mí, por su 
motivación constante a seguir adelante en los momentos de desesperación. 
 
A mi familia, por la comprensión, paciencia y el ánimo recibidos. 
 
A Nexans Colombia por la oportunidad de crecer profesionalmente y aprender 
cosas nuevas. 
 
 
 
 
CONTENIDO 
 
Pág. 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 15 
1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................... 17 
2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 19 
3. OBETIVOS ......................................................................................................... 22 
3.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 22 
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 22 
4. MARCO DE REFERENCIA................................................................................ 23 
4.1 MARCO DE TEÓRICO .................................................................................... 23 
4.1.1 Historia .......................................................................................................... 23 
4.1.2 Fuentes de energía renovable ...................................................................... 25 
4.1.3 Energía solar ................................................................................................. 27 
4.1.4 Primeros pasos: Energía solar en Colombia ................................................. 28 
4.1.5 La energía fotovoltaica en el mundo ............................................................. 30 
4.1.6 El futuro de la Energía solar. ......................................................................... 33 
4.2 MARCO DE ANTECEDENTES ........................................................................ 34 
4.3 MARCO LEGAL ............................................................................................... 36 
4.4 MARCO GEOGRÁFICO .................................................................................. 39 
5. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................... 41 
6. INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA ............................ 42 
6.1 EL GENERADOR FV ....................................................................................... 43 
 
6.2 INVERSOR ...................................................................................................... 43 
6.3 CABLES ELÉCTRICOS ................................................................................... 44 
7. DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS .... 45 
7.1 PASOS EN EL DIMENSIONADO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............ 46 
7.1.1 Paso 1. Estimación del consumo .................................................................. 46 
7.1.2 Paso 2. Estimación de la Irradiación solar .................................................... 47 
7.1.2.1 Inclinación y orientación ............................................................................. 48 
7.1.2.2 Sombras y reflejos ..................................................................................... 49 
7.1.2.3 Irradiación solar disponible. ....................................................................... 51 
7.1.3 Paso 3. Dimensionado del generador fotovoltaico ........................................ 58 
7.1.4 Paso 4. Dimensionado del inversor .............................................................. 59 
7.1.5 Paso 5. Dimensionado del cableado ............................................................. 60 
7.1.5.1 Conexión de módulos fotovoltaicos en Serie ............................................. 61 
7.1.5.2 Conexión de placas solares en Paralelo .................................................... 61 
7.1.5.3 Conexión mixta de placas solares ............................................................. 62 
7.1.5.4 Caída de tensión admisible (%). ................................................................ 63 
7.1.6 Paso 6. Otros ................................................................................................ 66 
7.1.6.1 Distancia entre paneles (entre filas). .......................................................... 67 
7.1.6.2 Puesta a tierra ............................................................................................ 68 
8. ANALISIS ECONOMICO ................................................................................... 70 
8.1 CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS .......................................... 70 
8.1.1 Inversión en el Proyecto................................................................................ 70 
8.1.2 Ingresos del Proyecto ................................................................................... 71 
 
8.1.3 Gastos de Operación .................................................................................... 71 
8.2 INVERSIONES DEL PROYECTO ................................................................... 71 
8.2.1 Inversión Inicial ............................................................................................. 71 
8.2.1.1 Paneles Solares ......................................................................................... 71 
8.2.1.2 Inversor. .....................................................................................................72 
8.2.1.3 Cableado .................................................................................................... 72 
8.2.1.4 Instalación y otros. ..................................................................................... 72 
8.2.2 Precio Unitario de la Inversión Inicial ............................................................ 72 
8.2.3 Inversiones durante la Marcha ...................................................................... 72 
8.3 INGRESOS ...................................................................................................... 73 
8.3.1 Precio de la Energía ..................................................................................... 73 
8.4 GASTOS OPERACIONALES .......................................................................... 73 
8.4.1 Costos por operación y mantenimiento ......................................................... 74 
8.4.2 Depreciación ................................................................................................. 74 
8.5 EVALUACIÓN DE LA INVERSIÓN .................................................................. 76 
8.5.1 Pay-Back. ...................................................................................................... 76 
8.5.2 VPN (Valor Presente Neto). .......................................................................... 77 
8.5.3 TIR (Tasa Interna de Retorno). ..................................................................... 78 
9. EJEMPLO DISEÑO DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO .................................. 80 
9.1 SITUACIÓN ACTUAL DEL PROYECTO ......................................................... 80 
9.1.1 Emplazamiento ............................................................................................. 80 
9.2 PASO 1- ESTIMACIÓN DEL CONSUMO ........................................................ 81 
9.3 PASO 2 - ESTIMACIÓN DE LA IRRADIACIÓN SOLAR .................................. 82 
 
9.4 PASO 3. DIMENSIONADO DEL GENERADOR FOTOVOLTAICO ................. 86 
9.5 PASO 4. DIMENSIONADO DEL INVERSOR .................................................. 88 
9.6 PASO 5. DIMENSIONADO DEL CABLEADO .................................................. 90 
9.7 PASO 6. DISTANCIA ENTRE PANELES (ENTRE FILAS) ............................. 94 
9.8 PUESTA A TIERRA ......................................................................................... 95 
9.9 ANALISIS ECONOMICO ................................................................................. 96 
9.9.1 Inversión Inicial ............................................................................................. 96 
9.9.2 Ingresos ........................................................................................................ 97 
9.9.3 Costos Operacionales ................................................................................... 98 
9.9.3.1 Costos operación y mantenimiento ............................................................ 98 
9.2.3.2 Depreciación .............................................................................................. 98 
9.9.4 Evaluación de la Inversión .......................................................................... 101 
9.9.4.1 Análisis PAY-BACK ................................................................................. 101 
9.9.4.2 VPN (Valor Presente Neto) y TIR (Tasa Interna de Retorno) .................. 102 
9.10 ANALISIS FINANCIERO TENIENDO EN CUENTA LA VARIABILIDAD 
DE LA IRRADIANCIA SOLAR ............................................................................. 104 
10. CONCLUSIONES .......................................................................................... 110 
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 114 
ANEXOS .............................................................................................................. 127 
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Pág. 
Tabla 1. Irradiación Solar ....................................................................................... 40 
Tabla 2. Depreciación ............................................................................................ 75 
Tabla 3. Cargas ..................................................................................................... 82 
Tabla 4. Irradiación Solar Horizontal- NASA .......................................................... 84 
Tabla 5. Factor de conversión geométrico (RB)..................................................... 84 
Tabla 6. Irradiación global en superficie inclinada un ángulo β (kWh/m2) .............. 85 
Tabla 7. Cableado Paneles – Inversor ................................................................... 93 
Tabla 8. Cableado Inversor - TGBT ....................................................................... 94 
Tabla 9. Cableado de Puesta a tierra .................................................................... 95 
Tabla 10. Inversión Inicial ...................................................................................... 96 
Tabla 11. Ahorros .................................................................................................. 97 
Tabla 12. Costos OyM ........................................................................................... 98 
Tabla 13. Depreciación .......................................................................................... 99 
Tabla 14. Flujo de Caja ........................................................................................ 100 
Tabla 15. Retorno de la inversión ........................................................................ 101 
Tabla 16. VPN - TIR ............................................................................................. 102 
Tabla 17. Potencia generado por el panel (hora a hora) ...................................... 106 
Tabla 18. Datos del sistema fotovoltaico ............................................................. 107 
Tabla 19. Energía Generada Vs Consumida ....................................................... 107 
Tabla 20. Retorno de la inversión ........................................................................ 108 
Tabla 21. VPN y TIR ............................................................................................ 109 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Pág. 
Figura 1. Matriz primaria global 2015 ..................................................................... 20 
Figura 2. Participaciones de combustible 2014 en el suministro total mundial de 
energía primaria ..................................................................................................... 26 
Figura 3. Evolución de la capacidad mundial instalada solar FV 2000-2016 ......... 30 
Figura 4. Crecimiento de la capacidad de electricidad renovable por tecnología .. 33 
Figura 5. Generador Fotovoltaico .......................................................................... 43 
Figura 6. Flujo dimensionamiento del sistema ....................................................... 45 
Figura 7. Ángulo de inclinación .............................................................................. 49 
Figura 8. Influencia de objetos ............................................................................... 50 
Figura 9. Horas de sol pico (HSP) ......................................................................... 57 
Figura 10. Conexión Serie ..................................................................................... 61 
Figura 11. Conexión Paralelo................................................................................. 62 
Figura 12. Conexión Mixta ..................................................................................... 62 
Figura 13. RMG ..................................................................................................... 66 
Figura 14. Distancia mínima ..................................................................................67 
Figura 15. Emplazamiento Nexans (Vista Superior) .............................................. 80 
Figura 16. Área Producto terminado ...................................................................... 81 
Figura 17. Orientación ........................................................................................... 83 
Figura 18. Panel Solar SSM 72 M5 200 WP .......................................................... 87 
Figura 19. Información Inversor ............................................................................. 88 
Figura 20. Resumen Configuración del Sistema .................................................... 91 
Figura 21. Ruta Cableado ...................................................................................... 92 
Figura 22. Irradiación Solar Hora a Hora ............................................................. 106 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
Pág. 
ANEXO A. ALGUNOS PRECIOS DE PANELES EN COLOMBIA ....................... 128 
ANEXO B. ALGUNAS REFERENCIAS INVERSORES ....................................... 129 
ANEXO C. HISTORICO DE TARIFAS ESSA ...................................................... 131 
13 
RESUMEN 
 
Título: GUIA METODOLOGICA PARA LA IMPLEMENTACION DE SISTEMAS 
FOTOVOLTAICOS A PEQUEÑA ESCALA EN COLOMBIA 
 
Autor: Claudia Marcela Espitia Rey 
 
Palabras clave: metodología, energía solar fotovoltaica, panel solar, Irradiancia, 
retorno de la inversión. 
 
Descripción: 
Producir electricidad a partir de la energía solar se ha convertido en una 
importante aplicación en todo el mundo. Sin embargo, diseñar, instalar y dar 
mantenimiento a estos sistemas, conocer sus costos y rentabilidad así como su 
aplicación, requiere un amplio conocimiento. En este documento se propone 
estructurar una guía metodológica para el diseño de un sistema de Generación 
fotovoltaico, la cual incluiría un estudio para conocer el potencial energético en el 
lugar de la aplicación, una recopilación de la información técnica de los 
componentes y una revisión de las alternativas existentes en el mercado que 
incluirá una estimación aproximada de su producción a lo largo de su vida útil, y su 
respectivo análisis financiero para determinar una rentabilidad económica. 
 
La aplicación de esta guía metodológica facilitaría el desarrollo de futuros 
proyectos la cual pretende ser universal, flexible y aplicable mediante mínimas 
modificaciones a cualquier otro proyecto que haga uso de sistemas fotovoltaicos 
conectados a la red. 
 
Esta guía brinda los conocimientos básicos del funcionamiento de los distintos 
componentes que forman tal sistema y los respectivos pasos a seguir para lograr 
el óptimo dimensionamiento del mismo, teniendo en cuenta las condiciones 
geográficas del lugar y su Irradiancia solar, las cargas eléctricas a alimentar y los 
costos e ingresos a recibir en la implementación del proyecto. 
 
14 
 ABSTRACT 
 
Title: METHODOLOGICAL GUIDE FOR THE IMPLEMENTATION OF SMALL-
SCALE PHOTOVOLTAIC SYSTEMS IN COLOMBIA 
 
Author: Claudia Marcela Espitia Rey 
 
Keywords: methodology, solar photovoltaic, solar panel, Irradiance, payback. 
 
Description: 
Producing electricity from solar energy has become a major application worldwide. 
However, designing, installing and maintaining these systems, knowing their costs 
and profitability as well as their application, requires a wide knowledge. This 
document proposes to structure a methodological guide for the design of a 
photovoltaic Generation System, which would include a study to know the energy 
potential at the place of application, a compilation of the technical information of 
the components and a review of the alternatives existing in the market, which will 
include a rough estimate of its production over its useful life, and its respective 
financial analysis to determine an expected economic profitability. 
 
The application of this methodological guide would facilitate the development of 
future projects which aims to be universal, flexible and applicable through minimal 
modifications to any other project that uses photovoltaic systems connected to the 
grid. 
 
This guide provides the basic knowledge of the operation of the different 
components that form such a system and the respective steps to be taken to 
achieve the most optimal dimensioning of the system, taking into account the 
geographical conditions of the place and its solar irradiance, and the costs and 
revenues to receive in the implementation of the project. 
15 
INTRODUCCIÓN 
 
 
La iniciativa por implementar nuevas alternativas para llegar a obtener un ahorro 
de energía o aquellas que permitan tener una menor dependencia de la energía 
suministrada por fuentes que son altamente contaminantes, ha impulsado a 
diferentes instituciones tanto privadas como públicas a buscar proyectos 
alternativos basados en energías renovables. 
 
En la actualidad se ha demostrado que la energía solar es una de las técnicas 
más limpias de producción de energía. Los paneles solares constituyen uno de los 
métodos que se pueden usar para convertir la energía del sol en energía eléctrica 
aprovechable, sin que ésta transformación produzcan subproductos peligrosos 
para el medio ambiente, por lo que se ha convertido en una importante industria a 
nivel mundial.1 
 
Partiendo de lo anterior y teniendo en cuenta las investigaciones realizadas, se ha 
encontrado que para el diseño de sistemas fotovoltaicos conectados a la red no 
existe una metodología estandarizada que permita su dimensionamiento. Se 
propone una guía metodológica que permita la implementación de un sistema 
fotovoltaico conectado a la red, basado en diversos criterios existentes en libros y 
experiencias de proyectos implementados en diferentes países, como los 
realizado por la Universidad Católica de Colombia titulado “MANUAL DE 
IMPLEMENTACION DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EN VIVIENDAS 
“ECO””, o el publicado por la Universidad tecnológica de Pereira titulado “LIBRO 
INTERACTIVO SOBRE ENERGIA SOLAR Y SUS APLICACIONES” entre otros 
más documentos existentes, esto con el fin de brindar los conocimientos básicos 
para implementar un Sistema Fotovoltaico para la generación de energía eléctrica, 
 
1
 CARVAJAL, Sandra; MARÍN JIMÉNEZ, Juan David. Impacto de la generación distribuida en el 
sistema eléctrico de potencia colombiano: un enfoque dinámico. Revista Tecnura, 2013, vol. 17, no 
35, p. 77-89. 
16 
el trabajo incluye un caso de estudio en el cual se aplica la metodología 
calculando el potencial energético del lugar, recopilando la información técnica de 
los componentes, revisando las alternativas existentes en el mercado, y 
exponiendo los elementos requeridos para el acople entre la red y el sistema, así 
como el análisis financiero para su implementación. 
 
La guía está provista de tres secciones claves (Numeral 6 al 8): Introducción a la 
energía solar fotovoltaica, Dimensionamiento de los sistemas solares fotovoltaicos 
y Análisis económico, además de un apartado con un ejemplo aplicativo de la 
metodología, y unos anexos con el listado de algunas referencias de paneles e 
inversores encontrados en el mercado. 
 
En la sección seis denominado Introducción a la energía solar fotovoltaica, se 
enuncian conceptos básicos y generales y muestra una descripción detallada 
acerca de la energía solar tales como: definición, características, componentes y 
algunos parámetros físicos. En la sección siete se enuncian los pasos a seguir 
para lograr un correcto dimensionamiento del sistema. En la sección ocho se 
describe un análisis económico en donde se plantean temas como: Inversión del 
proyecto, ingresos, gastos, Retorno de la inversión, VPN y TIR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 
 
 
El agotamiento de las fuentes tradicionales de energía (combustiblesfósiles) ha 
puesto a la mayoría de países a encontrar soluciones en energías alternativas. En 
Colombia la producción de energía eléctrica proviene principalmente de la 
hidroelectricidad, por la abundancia de agua en la mayoría de zonas del país, y en 
un segundo lugar de los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón), cuyas 
reservas ya se están agotando. Colombia es un país que goza de una matriz 
energética relativamente rica tanto en combustibles fósiles como en recursos 
renovables. La explotación y producción energética del país está constituida en un 
93% de recursos primarios de origen fósil, aproximadamente un 4% de 
hidroenergía y un 3% de biomasa y residuos. El país depende cerca de un 78% de 
combustibles fósiles que están en capacidad de autoabastecer, y cuyos niveles 
de producción actuales (a 2013) indican reservas suficientes para cerca de 170 
años en el caso del carbón, de aproximadamente 7 años para el petróleo y 15 
años para el gas natural 2 . 
 
Debido a la baja participación del carbón en la canasta energética, y la alta 
participación de combustibles líquidos derivados del petróleo y del gas natural, y 
contando con el descubrimiento de nuevas reservas de estos recursos, el 
desarrollo de fuentes alternativas cobra relevancia para satisfacer la demanda 
energética futura, y no depender de la importación de estos energéticos 
convencionales en el largo plazo. 
 
 
2
 UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA – UPME. Integración de las energías 
renovables no convencionales en Colombia. Convenio ATN/FM-12825-CO. Bogotá D.C. 2015. 
Disponible en: 
http://www.upme.gov.co/Estudios/2015/Integracion_Energias_Renovables/INTEGRACION_ENERG
IAS_RENOVANLES_WEB.pdf 
18 
Ante esta situación energética, los aumentos globales del consumo de energía 
eléctrica, las tarifas eléctricas, el derroche de energía en las instituciones, el mal 
uso de la energía, la despreocupación que se tiene sobre la misma, la falta de 
mantenimiento y la falta de inversión para mejorar el servicio, se hace 
impostergable la necesidad de plantear una política que permita reducir el 
consumo de energía y que además no contribuya a la contaminación del medio 
ambiente, para tomar conciencia y comenzar a optimizar el consumo de energía.3 
 
Por tal razón, las entidades públicas y privadas, así como instituciones 
educativas, se ven en la necesidad de implementar estrategias que les permitan 
incluir en su operación fuentes de energía renovables. Una de las fuentes más 
asequibles y viables debido a que puede ser una opción más económica y a las 
condiciones geográficas de Colombia, es la energía fotovoltaica, pero 
desafortunadamente, la inclusión de estas fuentes requiere de inversión de 
recursos técnicos, económicos y humanos que en muy pocas ocasiones las 
empresas están en disposición de aportar. Adicionalmente debido a que no 
poseen los conocimientos necesarios sobre los sistemas fotovoltaicos a veces el 
costo del proyecto puede ser mayor y por tanto disminuye el interés por 
implementar estas tecnologías. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
 MIRANDA BALDEON, Alberto Reynaldo. Plan estratégico para el uso eficiente de la energía 
eléctrica en plantas industriales de la ciudad de Guayaquil tomando como referencia la planta 
GALAPESCA SA. Tesis de Maestría. Universidad de Guayaquil. 2016. 
19 
2. JUSTIFICACIÓN 
 
 
En la actualidad, uno de los principales problemas a nivel ambiental se encuentra 
en torno a la constante emisión de gases de efecto invernadero que surgen como 
consecuencia de la utilización de los combustibles fósiles. 
 
Uno de los principales objetivos que busca promover este tipo de proyectos es el 
uso de la energía fotovoltaica como principal herramienta para la generación de 
electricidad. Esta es una energía renovable que permitirá reducir el daño que está 
sufriendo el planeta a causa del uso indiscriminado de la naturaleza, si se usa 
como principal fuente productora de energía. 
 
La energía fotovoltaica y su relación con “la generación de electricidad ha estado 
siempre dirigida en Colombia al sector rural, en donde los altos costos de 
generación originados principalmente en el precio de los combustibles, y los 
costos de Operación y Mantenimiento en las distantes zonas remotas, hacen que 
la generación solar resulte más económica en el largo plazo y confiable”.4 
 
Esta guía facilitará el uso de la energía fotovoltaica, además ayudará a el 
desarrollo y la utilización de las fuentes no convencionales de energía, 
principalmente aquellas de carácter renovable, como lo promueve la Ley de 1715 
de 2014 por medio de la cual se regula la integración de las energías renovables 
no convencionales al Sistema Energético Nacional, la cual en su artículo 4 
dispone que la utilización de este tipo de energía es “un asunto fundamental para 
asegurar la diversificación del abastecimiento energético pleno y oportuno”.5 
 
4
 RODRÍGUEZ MURCIA, Humberto. Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus perspectivas. 
Revista de ingeniería, 2008, no 28, p. 83-89. 
5
 GUEVARA AGUDELO, Cindy Yoceli & PÉREZ CALDERÓN, María Lorena. Análisis de viabilidad 
del suministro de energía eléctrica a la granja la fortaleza ubicada en Melgar–Tolima mediante la 
implementación de un sistema solar fotovoltaico. Bogotá D.C., 2015. 
20 
 
Aunque la energía solar sólo representa el 1% del suministro de energía eléctrica 
en todo el mundo, como se muestra en la figura 1, se prevé un rápido y 
significativo crecimiento de su implantación, basado en el actual desarrollo de la 
tecnología y el compromiso medioambiental de los países más desarrollados. Las 
principales agencias internacionales (IEA, IRENA) cifran las expectativas de 
crecimiento para esta fuente energía en 540 GW de potencia instalada en 2020, 
frente a los 230 GW que había a finales de 2015, con un incremento anual de 45-
50 GW/año. Este crecimiento se basa principalmente en el desarrollo de la 
tecnología en China, con importancia creciente en otros mercados como India, 
Japón y EEUU, y lleva consigo una continua reducción del precio del vatio solar.6 
 
Figura 1. Matriz primaria global 2015 
 
Fuente: MÁRTIL, Ignacio. 2016. 
 
Se debe tener en cuenta que la electricidad debe ser generada, transportada, 
distribuida, medida y facturada, pero todo este proceso requiere de un sistema 
eléctrico que debe mantenerse en óptimas condiciones, donde se requiere 
 
6
 MÁRTIL, Ignacio. Perspectivas para la energía solar fotovoltaica. En: REVE: Asociación 
Empresarial Eólica. Abril 01 de 2016. Disponible en: 
https://www.evwind.com/2016/04/01/perspectivas-para-la-energia-solar-fotovoltaica 
21 
personal especializado, alta tecnología en materiales y equipos. Las ventajas de 
los sistemas fotovoltaicos radican en su simplicidad, ya que por lo general son 
sistemas sencillos y modulares, se instalan fácilmente y pueden ampliarse sin 
grandes modificaciones, la reparación y cambio de componentes es factible y 
económica, y son sistemas adaptables a la mayoría de comunidades y a sus 
necesidades, siempre y cuando haya suficiente recurso solar. 
 
Considerando que los sistemas fotovoltaicos en su proceso de generación de 
energía no emiten gases que contribuyan al efecto invernadero o humos tóxicos, 
son sistemas más ecológicos y pueden hacer bajar el costo que se paga en la 
factura de electricidad, además de darle cobertura ante cortes de energía por 
parte de la red. Sea cual sea su razón, este manual le ayudará a decidir si la 
energía fotovoltaica es una opción viable. 
 
La pertinencia de este proyecto, radica en la importancia de emprender iniciativas 
que propendan por la implementación de tecnologías que permitan generar 
energía a partir de fuentes renovables.La energía solar fotovoltaica es por su 
parte, una de las fuentes más prometedora en el mundo, y comparada con las 
fuentes no renovables, las ventajas son claras: contamina menos, no tiene partes 
móviles que analizar y no requiere de mucho mantenimiento por lo que la 
integración de un sistema fotovoltaico para la generación de energía eléctrica 
conectado a la red tendrá un impacto de gran relevancia en la disminución del 
consumo de energía eléctrica de la red pública, sin limitaciones en su uso y 
aplicación, ya que se podrá generar su propia energía eléctrica de una forma 
segura y económica. 
 
 
 
 
22 
3. OBETIVOS 
 
 
3.1 OBJETIVO GENERAL 
 
Realizar el diseño de una guía metodológica para la implementación de sistemas 
fotovoltaicos a pequeña escala en Colombia 
 
 
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Estimar la producción de energía en un sistema fotovoltaico con base en las 
especificaciones del sitio, incluyendo irradiación solar, ángulo de inclinación y 
orientación entre otras. 
 
 Desarrollar una metodología para el dimensionamiento técnico de los 
componentes del Sistema fotovoltaico conectado a la red. 
 
 Estimar los ingresos y la rentabilidad esperada de un sistema fotovoltaico a lo 
largo de su vida útil tomando en cuenta la variabilidad del recurso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
4. MARCO DE REFERENCIA 
 
 
4.1 MARCO DE TEÓRICO 
 
4.1.1 Historia. El efecto fotovoltaico y sus inicios surgen a partir de una serie de 
necesidades relacionadas con el mejoramiento de la obtención de energía de la 
época, uno de los pioneros de este campo fue el físico francés Alexandre Edmond 
Bequerel (1820 – 1891).7 El cual descubrió el efecto fotovoltaico al experimentar 
con una pila electrolítica con electrodos de platino, en la que observó el 
incremento de corriente que causaba la exposición a la luz de uno de los 
electrodos. Años más tarde en 1920 Albert Einstein explica el efecto fotovoltaico, 
hablando de electrones que absorben “cuantos” de energía de la luz (fotones) de 
forma linealmente proporcional a la frecuencia de la fuente lumínica. Por esta 
explicación del efecto fotovoltaico recibiría el Premio Nobel de Física en 1921.8 
 
En 1954, cuando se necesitó una fuente generadora de energía eléctrica que 
pudiere alimentar los circuitos eléctricos de los satélites espaciales, sin recurrir al 
uso de combustibles y con una vida útil de larga duración. Fue en ese momento 
cuando Gerald Pearson de Bell Laboratories, mientras experimentaba con las 
aplicaciones del silicio en la electrónica, fabricó casi por accidente una célula 
fotovoltaica utilizando este material que resultaba mucho más eficiente que 
cualquiera hecha de selenio. 
 
“Hacia 1870 el profesor W. Grylls Adams y un estudiante suyo, R. Evans Day, 
experimentaron sobre el efecto de la luz sobre el selenio, comprobando que se 
creaba un flujo de electricidad, que denominaron “fotoeléctrica”. Era el año 1885 
 
7
 LABORDE, MIGUEL A. & WILLIAMS R. Energía Solar, Academia Nacional de Ciencias Exactas, 
Físicas y Naturales, Buenos Aires. 2016. 
8
 VILLAS GARCÍA, Marianela. Energía solar fotovoltaica y cooperación al desarrollo. IEPALA 
Editorial, 1999. 
24 
cuando Charles Fritts construyó el primer módulo fotoeléctrico, extendiendo una 
capa de selenio sobre un soporte metálico y recubriéndola con una fina película 
transparente de oro. Fritts envió sus paneles solares a Werner von Siemens, que 
ante la Real Academia de Prusia, presentó los módulos americanos declarando 
por primera vez tenemos la evidencia de la conversión directa de la energía de la 
luz en energía eléctrica”.9 
 
En los años de 1980 aparecen las primeras casas con electrificación fotovoltaica 
en los países desarrollados. En 1985 la Universidad de New South Wales crea 
células con un 20% de rendimiento. Se alcanza en 1998 un total de 1.000 MWp de 
sistemas fotovoltaicos instalados. En el año 2002 se producen más de 500 MW de 
módulos fotovoltaicos en ese año, 1.000 MW en el año 2004 y 2.000 MW en el 
año 2007.10 
 
Existen en la actualidad diferentes estudios, proyectos y libros que han presentado 
una guía para la implementación de proyectos fotovoltaicos en diferentes campos 
y situaciones que son los que anteceden al presente proyecto que se quiere 
plantear, entre ellos ese encuentran las siguientes publicaciones: 
 
 Manual sobre energía solar fotovoltaica.11 
 Curso para calificación ocupacional –nivel operativo-instalación de sistemas 
fotovoltaicos.12 
 Guía técnica de aplicación para instalaciones de energías renovables 
instalaciones fotovoltaicas.13 
 
9
 MÉNDEZ MUÑIZ, Javier María. CUERVO GARCÍA, Rafael. Energía Solar Fotovoltaica. FC 
Editorial 2ª Edición, Madrid, España. 2007. 
10
 RUÍZ DIEZ, Jurema, et al. Análisis espectroscópico del procesado láser de células fotovoltaicas. 
Escuela técnica superior de ingenieros industriales y de telecomunicación, Universidad de 
Cantabria. España. 2017. 
11
 KASAT, Valentina Constenla. Diseño de un plan de negocios para una empresa proveedora de 
energía eléctrica solar fotovoltaica. 2012. 
12
 ŠĆUKANEC, Ninoslav. Overview of Higher Education and Research Systems in the Western 
Balkans. Country Report, Croatia, 2013. 
25 
 Manual de capacitación sistemas fotovoltaicos.14 
 Manual técnico instalación de plantas fotovoltaicas en terrenos marginales.15 
 Manual instalaciones fotovoltaicas domésticas.16, 
 Instalación de sistemas solares sobre techo17. 
 Energía solar fotovoltaica, manual técnico para instalaciones domiciliarias.18 
 
En esta guía, a diferencia de las mencionadas: 
 
 Ofrece información básica sobre cómo funcionan los sistemas de energía 
fotovoltaica; 
 Presenta algunos de los componentes principales de los sistemas de energía 
fotovoltaica; 
 Da los pasos de cómo diseñar y determinar el dimensionamiento óptimo para 
su sistema; 
 Expone un análisis económico de modo que pueda determinar si la energía 
fotovoltaica será viable en cada caso aplicado. 
 
4.1.2 Fuentes de energía renovable. Las fuentes de energía renovable son 
aquellas cuyos ciclos de creación y consumo se pueden medir en escalas de 
tiempo similares. Se consideran renovables debido a que son sostenibles y no 
ponen en riesgo de agotamiento futuro los recursos. Además de ser respetuosas 
con el medio ambiente, no ocasionan efectos negativos sobre el entorno y los 
 
13
 ESPEJO MARÍN, Cayetano. La energía solar fotovoltaica en España. 2004. 
14
 MORANTE, Federico; MOCELIN, André; ZILLES, Roberto. Capacitación y transferencia 
tecnológica: Su importancia en la sostenibilidad de los proyectos basados en tecnología solar 
fotovoltaica. AVERMAS, Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente. Edición especial de 
la Asociación Argentina de Energías Renovables y Ambiente, ASADES, 2006, vol. 10. 
15
 HERRERA MOLINA, Santiago Martin. Metodología para determinar el precio de comercialización 
de la energía producida por una central fotovoltaica conectada a la red. Tesis de Licenciatura. 
2016. 
16
 HULSHORST, Walter. Manual práctico energía eólica. Leonardo Energy, 2009. 
17
 ENERGÍA, CONCEJO NACIONAL. Instalación de sistemas solares sobre techos. Enero de 2013. 
18
 ORBEGOZO, Carlos; ARIVILCA, Roberto. Energía Solar Fotovoltaica: Manual técnico para 
instalaciones domiciliarias. Green Energy Consultoría y Servicios SRL, 2010. 
26 
impactos ambientales, cuando los hay, son mucho menores que los producidos 
por las energías no renovables. De estas se destaca el avance y el mayor 
desarrollo tecnológico que presentan, lo que permite contar con mayores 
posibilidades para competir en el mercado.19 
 
Según la agencia internacional de energía (IEA) citadapor la OCDE, la producción 
mundial de energía renovable “creció un 2,6% entre 2013 y 2014, llegando a 1,894 
Mtep para fines de año. Esto representa alrededor de 1/7 (13,8%) del total de 
suministro de energía primaria (TPES) de 13.700 Mtep” (Figura 2).20 
 
Figura 2. Participaciones de combustible 2014 en el suministro total mundial de 
energía primaria 
 
Fuente: INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - IEA. 2016. 
 
Evidenciando que las fuentes de energía renovable son el camino a seguir y que 
cada vez van teniendo mayor impacto en la sociedad desplazando poco a poco y 
ganando más importancia que las otras fuentes de energía. 
 
19
 VALENTÍN LABARTA, José Luis. Instalaciones solares fotovoltaicas. Editorial Donostiarra S.A, 
Donostiarra, España. 2012. 
20
 INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - IEA. Energía renovable continúa aumentando cuota de 
mercado. Julio 28 de 2016. Disponible en: 
https://www.iea.org/newsroom/news/2016/july/renewable-energy-continuing-to-increase-market-
share.html 
27 
 
4.1.3 Energía solar. La energía solar es una fuente de energía renovable que se 
obtiene del sol y con la que se puede generar calor y electricidad. Existen varias 
maneras de captar y aprovechar la Irradiancia para generar energía que dan lugar 
a los distintos tipos de energía solar: la fotovoltaica (que transforma los rayos en 
electricidad mediante el uso de paneles solares), la fototérmica (que aprovecha el 
calor a través de los colectores solares) y termosolar (transforma el calor en 
energía eléctrica de forma indirecta). 
 
 Energía fotovoltaica 
 
Los sistemas fotovoltaicos consisten en un conjunto de células solares o células 
fotovoltaicas, dispuestos en paneles, que transforman directamente la energía 
solar en energía eléctrica. La luz solar transporta energía en forma de un flujo de 
fotones, éstos cuando inciden en determinado tipo de material bajo ciertas 
condiciones, provocan una corriente eléctrica. Es lo que se denomina efecto 
fotovoltaico.21 
 
 Energía foto térmica 
 
Cuando hablamos de energía foto térmica, “se entiende por energía solar térmica, 
a la transformación de la energía radiante solar en calor o energía térmica. La 
energía solar térmica se encarga de calentar el agua de forma directa alcanzando 
temperaturas que oscilan entre los 40º y 50º gracias a la utilización de paneles 
solares (siempre temperaturas inferiores a los 80ºC). La energía solar térmica 
utiliza directamente la energía que recibimos del Sol para calentar un fluido”.22 
 
 
21
 ESPEJO MARÍN, Cayetano. La energía solar fotovoltaica en España. 2004. 
22
 PAREDES, Bryan. Energía Fototérmica. En: Energía solar. 2017. Disponible en: 
https://sites.google.com/site/energiasolarbryanparedes/energia-fototermica 
28 
 
4.1.4 Primeros pasos: Energía solar en Colombia. A mediados del siglo 
pasado, Colombia empezó a incluir en diferentes sectores del país energías 
alternativas, utilizando la irradiación solar para producir electricidad con recursos 
renovables y de fácil acceso a sectores rurales. Para la década de los 80 la 
energía solar fotovoltaica ya empezaba a implementarse en el país, inicialmente 
se instalaron pequeños generadores para radioteléfonos en sectores rurales y más 
adelante se instalarían sistemas fotovoltaicos con más capacidad para antenas 
satelitales.23 
 
Estas actividades surgieron con el Programa de Telecomunicaciones Rurales de 
Telecom a comienzos de los años 80, con la asistencia técnica de la Universidad 
Nacional. En este programa se instalaron pequeños generadores fotovoltaicos de 
60 Wp (Wp: vatio pico) para radioteléfonos rurales y ya en 1983 habían instalados 
2 950 de estos sistemas.24 
 
En Colombia se han implementado sistemas fotovoltaicos en muchas partes a lo 
largo del territorio, algunas de ellas son: 
 
 Hospital Pablo Tobón en Medellín en el año 1984: Para reducir el consumo de 
energía, se instalaron en el año 1987 colectores solares de placa plana, los 
cuales reemplazaron una caldera que salió de servicio en la institución, de esta 
manera se instalaron 345 m2 de colectores para calentar diariamente 22.500 
litros de agua a 45°C, Centro Las Gaviotas en ciudad Salitre en Bogotá 
(Hospital Pablo Tobón, 2010). 25 
 
23
 LA GUÍA SOLAR. Energía solar en Colombia. En: América Fotovoltaica. Marzo 31 de 2015. 
Disponible en: http://www.laguiasolar.com/energia-solar-en-colombia 
24
 RODRÍGUEZ MURCIA, Humberto. Desarrollo de la energía solar en Colombia y sus 
perspectivas. Revista de ingeniería, 2008, no 28, p. 83-89. 
25
 CELEMIN CUELLAR, Mario Alejandro. Estudio para la implementación de un sistema 
fotovoltaico como alternativa rural sostenible de la vereda san roque en el municipio de Ortega-
Tolima, 2016 
29 
 Sistema solar de 2,8 kWp instalado por el antiguo ICEL (Instituto Colombiano 
de Energía eléctrica, hoy IPSE): en la Venturosa, Vichada, en 1996. Suministra 
energía a 120 V AC a una comunidad de 12 familias y centro escolar. Gracias 
a este tipo de generación se logra dar alcance en el suministro de energía 
eléctrica a comunidades alejadas. 
 
 Sistema fotovoltaico de 3,4 kWp del Oleoducto Caño Limón-Coveñas. En 
operación desde hace más de 20 años. Este sistema permite realizar la 
operación de equipos propios del oleoducto, facilitando las condiciones de 
alimentación eléctrica en áreas alejadas. Este sistema ha permitido contar con 
la disponibilidad de válvulas remotas sin realizar altas inversiones por 
suministros desde fuentes con generación tradicional hidráulica. 
 
 La Institución Educativa Martinica en la zona rural de Montería: Primer Colegio 
en Colombia que funciona con energía solar, cuenta con una instalación de 16 
paneles solares que garantizan luz durante 24 horas. La iniciativa permite que 
aproximadamente 400 Kilogramos de CO2 se dejen de emitir. 
 
 Universidad Autónoma de occidente: Desde hace 3 años y con la ayuda de la 
EPSA, la Universidad Autónoma de Occidente en Cali, capital del 
departamento del Valle del Cauca, instaló un sistema de energía solar que 
apoya el suministro de energía en la universidad y que es un centro de 
investigación para el uso de la energía solar fotovoltaica en Colombia. Hoy, la 
universidad cuenta con 638 paneles solares. 
 
 Institución Pública Ramón B. Jimeno en Bogotá abastecido la iluminación 
100% con energía solar: Durante el mes de mayo del 2015 fue inaugurado el 
Colegio Ramón B. Jimeno de la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo 
de Bogotá – EAB – Esta institución cuenta con 100% de iluminación producida 
con energía solar gracias a la instalación de 148 paneles solares. La inversión 
30 
que realizó la EAB lo convierte en uno de los pioneros en el cumplimiento de la 
ley 1715 de 2014 
 
 Celsia Solar Yumbo, proyecto desarrollado por EPSA, es la primera planta de 
generación solar a gran escala en entregar energía al Sistema Interconectado 
Nacional. Tiene una capacidad instalada de 9,8 MW y generará cerca de 16,5 
GWh de energía año, equivalentes al consumo de 8 mil hogares. Para su 
construcción fueron instalados 35.000 módulos fotovoltaicos y 9 inversores que 
transforman la energía continua en energía alterna.26 
 
4.1.5 La energía fotovoltaica en el mundo. El año 2016 fue un año récord para 
la energía solar. Se instalaron un total de 76,6 GW (Figura 3). Esa cantidad implica 
un crecimiento interanual del 50% sobre los 51,2 GW instalados en 2015 y fue la 
tercer tasa de crecimiento más alta registrada desde 2010. 
 
Figura 3. Evolución de la capacidad mundial instalada solar FV 2000-2016 
 
Fuente: OVIDIO, Holzer. 2017. 
 
26
 SALA DE PRENSA CELSIA-EPSA. Empezó a generar energía Celsia Solar Yumbo, primera 
granja fotovoltaica de Colombia. Septiembre 02 de 2017. Disponible en:http://blog.celsia.com/sala-de-prensa/empezamos-a-operar-la-granja-de-energia-solar 
31 
En 2016, la potencia instalada global de energía solar superó los 300 GW, 
después de haber alcanzado la marca de 200 GW el año 2015, y el nivel de 100 
GW en 2012. La capacidad total de energía solar fotovoltaica instalada durante 
2016 aumentó un 33%, pasando de 229,9 GW en 2015 a 306,5 GW para finales 
de 2016. El mercado solar global en 2016 estuvo dominado por China, que 
conectó 34,5 GW a la red, un aumento del 128% sobre los 15,1 GW que agregó el 
año anterior. Al final de 2016, China tenía un total de 77,9 GW instalados de 
energía solar fotovoltaica, lo que equivale a un cuarto de toda la capacidad global 
de generación de energía solar. Estados Unidos ocupo el segundo lugar en 2016. 
La capacidad se incrementó un 97% interanual, totalizando 14,8 GW comparado 
con 7,5 GW en 2015. En los EE.UU., la energía solar con un 39% del total, fue la 
fuente número uno de nueva capacidad de generación eléctrica que se añadió en 
2016.27 
 
En 2016, Asia-Pacífico se ha convertido en la región con mayor capacidad 
instalada de energía solar (147,2 GW), equivalente a un 48% del total global. Los 
países europeos que fueron pioneros en este tipo de energía, se ubican ahora en 
segundo lugar con una capacidad acumulada de 104,3 GW y una cuota del 34%.28 
 
Los últimos cálculos de los costos nivelados de la electricidad (LCOE) realizados 
por el banco de inversión estadounidense Lazard, demuestran claramente que la 
energía solar a escala, es hoy más barata que las nuevas turbinas de gas de ciclo 
combinado (CCGT), centrales a carbón y nucleares.29 
 
27
 SOLAR POWER EUROPE. Global Market Outlook 2017-2021. 2017. 
28
 LIEXSA & SOLAR POWER EUROPE. Presente y perspectivas de la energía solar fotovoltaica 
en el mundo. 2017. Disponible en: http://liex.com.ar/presente-y-perspectivas-de-la-energia-solar-
fotovoltaica-en-el-mundo/ 
29
 OVIDIO, Holzer. Presente y Perspectivas de la Energía Solar Fotovoltaica en el mundo. En: 
Economía de la energía. Julio 25 de 2017. Disponible en: 
http://www.economiadelaenergia.com.ar/presente-y-perspectivas-de-la-energia-solar-fotovoltaica-
en-el-mundo 
32 
Fruto de esto, han surgido numerosos grandes proyectos que son el “Top ten” de 
las mayores plantas fotovoltaicas del mundo, las cuales son:30 
 
1. Kurnool Ultra Mega Solar Park. 1.000 MW. India 
2. Longyangxia Hydro- Solar PV Station. 850 MW. China 
3. Planta fotovoltaica de Kamuthi. 648 MW. India 
4. Solar Star Solar Farm I y II. 597 MW. Estados Unidos 
5. Copper Mountain. 552 MW. Estados Unidos 
6. Desert Sunlight Solar Farm. 550 MW. Estados Unidos 
7. Topaz Solar Farm. 550 MW. Estados Unidos 
8. Mesquite Solar Project. 400 MW. Estados Unidos 
9. Quaid-e-Azam Solar Park. 400 MW. Pakistán 
10. Planta fotovoltaica Ningxia Yanchi Fase I. 380 MW. China 
11. Charanka Solar Park. 345 MW. India 
12. Planta fotovoltaica de Cestas. 300 MW. Francia 
 
30
 ROCA, José. Las 10 (y siete) mayores plantas fotovoltaicas del mundo (actualización). En: El 
Periódico de la Energía. Mayo 29 de 2017. Disponible en: http://elperiodicodelaenergia.com/las-
10-mayores-plantas-fotovoltaicas-del-mundo/ 
33 
4.1.6 El futuro de la Energía solar. Se vislumbra un futuro brillante para las 
energías renovables hasta 2022. La energía solar fotovoltaica entra en una nueva 
era, ya que este 2016 presento un desempeño récord que constituye la base de la 
previsión de electricidad de la IEA, la cual espera un fuerte crecimiento hasta el 
2022, y se prevé que la capacidad de electricidad renovable se expanda en más 
de 920 GW (Figura 4), un aumento del 43%. El pronóstico de renovables de este 
año es un 12% mayor que el año pasado, gracias principalmente a las revisiones 
al alza de FV solar en China y la India. Durante los próximos cinco años, esta 
energía representará las mayores adiciones de capacidad anual para las 
renovables, muy por encima de la Eólica y de las hidroeléctricas. Esto marca un 
punto de inflexión y sustenta en el pronóstico fotovoltaico solar más optimista en 
comparación con el informe del año pasado. Este aumento está impulsado por la 
continua reducción de los costos de tecnología y la dinámica del mercado sin 
precedentes en China como consecuencia de los cambios en las políticas.31 
 
Figura 4. Crecimiento de la capacidad de electricidad renovable por tecnología 
 
Fuente: AGENCIA INTERNACIONAL DE ENERGÍA - IEA. 2017. 
 
 
 
31
 AGENCIA INTERNACIONAL DE ENERGÍA - IEA. A bright future for renewables to 2022, solar 
PV entering a new era. 2017. Disponible en: http://www.iea.org/publications/renewables2017 
34 
4.2 MARCO DE ANTECEDENTES 
 
Entre los años 2001 y 2015 se ha producido un crecimiento exponencial de la 
generación de energía fotovoltaica, doblándose aproximadamente cada dos años. 
La potencia total fotovoltaica instalada en el mundo (conectada a red) ascendía a 
16 giga vatios (GW) en 2008, 40 GW en 2010, 100 GW en 2012 y 180 GW en 
2014. A finales de 2015, se estimaba que habría instalados en todo el mundo 
cerca de 230 GW de potencia fotovoltaica.32 
 
Cuando se empieza a hablar de la carga se deben tener en cuenta tres 
características que la definen: el tipo, el valor energético y el régimen de uso.33 
 
En algunos sistemas FV los consumos se conocen a priori con exactitud, como en 
el caso de sistemas de telecomunicación; pero en otros casos resulta 
extremadamente difícil predecir el consumo de una instalación, como puede ser en 
el caso de una instalación de electrificación rural donde el consumo viene definido 
por el tiempo de utilización de las cargas por parte de un determinado usuario. 
Esta incertidumbre viene determinada por la dificultad de prever el 
comportamiento del usuario con su instalación.34 
 
En la actualidad, Colombia cuenta con 6 MW instalados de energía solar, 
equivalente a unos 78.000 paneles solares. El 57 por ciento está destinado a 
aplicaciones rurales, la mayoría en lugares donde la demanda de energía se 
encuentra muy alejada y el costo para conectarse a la red nacional resulta muy 
elevado. El otro 43 por ciento se encuentra distribuido en torres de comunicación y 
 
32
 AGUIRRE, Cristina. Energía solar fotovoltaica. En: Energía Ecológica. 06 de julio de 2016. 
Disponible en: http://energiaecologicacrisratona.blogspot.com.co/2016/07/energia-solar-
fotovoltaica.html 
33
 GASQUET, Héctor. Conversión de la Luz Solar en Energía Eléctrica, Manual Teórico y Práctico 
sobre los Sistemas Fotovoltaicos. Cuernavaca, Morelos, México. 2004. 
34
 ABELLA, Miguel Alonso. Sistemas fotovoltaicos. SAPT Publicaciones Técnicas, SL, 2005. 
35 
señalización de tránsito.35 Entre las aplicaciones de la energía solar en Colombia, 
se encuentran paneles solares para cubrir las necesidades energéticas en 
hogares y edificaciones; y producciones en masa en granja solares, como la 
existente en Yumbo. 
 
En 2010, Colombia ratificó su posición como país gestor de desarrollo de 
tecnologías de producción limpias y amigables con el ambiente ingresando en la 
Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), formada por más de 50 
países. Sin duda, la apuesta por la energía solar es uno de los caminos correctos 
para lograr un mayor desarrollo sostenible, y Colombia ya se ha puesto en 
marcha36. 
 
A diciembre 31 de 2016, la generación anual de energía eléctrica en Colombia fue 
de 65.940,3 GWh, 0,9% por debajo de la registrada en 2015 para este mismo 
periodo (66,548.5 GWh). Este decrecimiento está asociado principalmente con la 
disminución de la demanda del SIN (-0.2%) y con el incremento de las 
importaciones desde Ecuador durante el primer trimestre de 2016, debido al 
evento de El Niño.3735
 CRUZ CERÓN, Gabriel. Diagnóstico del sistema energético y esbozo metodológico de la 
proyección de fuentes renovables de energía en el caso de Colombia. Asuntos Económicos y 
Administrativos, 2012, no 23, p. 9-34. 
36
 TWENERGY. La energía solar en Colombia. 2013. Disponible en: https://twenergy.com/co/a/la-
energia-solar-en-colombia-916 
37
 XM S.A. E.S.P. Informe de Operación del SIN y Administración del Mercado 2016. XM Filial de 
ISA. Medellín, Colombia. 2017. Disponible en: 
http://informesanuales.xm.com.co/2016/SitePages/operacion/2-4-Generaci%C3%B3n-del-SIN.aspx 
36 
4.3 MARCO LEGAL 
 
En Colombia, existe una amplia legislación para el sector eléctrico y el reto de 
desarrollar un marco normativo que impulse el desarrollo de las energías 
renovables y sostenibles, el cual pretende definir los lineamientos generales para 
generar una estrategia en el avance de la eficiencia energética y las energías 
renovables no convencionales. 
 
Se hace necesario mencionar las leyes, decretos y artículos existentes sobre el 
entorno que pueden afectar o que se pueden convertir en un obstáculo para llevar 
a cabo la implementación de proyectos de energía fotovoltaica, por lo tanto 
teniendo en cuenta el ámbito social, ambiental y fiscal, se contemplan las leyes, 
normativas y resoluciones que rigen el proyecto en su desarrollo y uso. 
 
1. Constitución Política de Colombia 1991. 
 
- Artículo 80, Título II, Capítulo III, de los derechos colectivos y del ambiente “El 
Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales, para 
garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o 
sustitución”. 
- Artículo 339, Título XII Capítulo II De los Planes de Desarrollo. “Las entidades 
territoriales elaborarán y adoptarán de manera concertada entre ellas y el 
gobierno nacional, planes de desarrollo, con el objeto de asegurar el uso 
eficiente de sus recursos y el desempeño adecuado de las funciones que les 
hayan sido asignadas por la Constitución y la ley”. 
 
- Artículo 365, Título XII Capítulo IV De la finalidad social del estado y de los 
servicios públicos. Los servicios públicos estarán sometidos al régimen jurídico 
que fije la ley, podrán ser prestados por el Estado, directa o indirectamente, por 
37 
comunidades organizadas, o por particulares. En todo caso, el Estado 
mantendrá la regulación, el control y la vigilancia de dichos servicios. 
 
- Artículo 365, Título III Capítulo IV De la unidad de planeación minero 
energética 13, numeral 4. Evaluar la conveniencia económica y social del 
desarrollo de fuentes y usos energéticos no convencionales, así como el 
desarrollo de energía nuclear para usos pacíficos. 
 
2. Ley 143 de 1994 Capítulo I Principios generales. En relación con el servicio 
público de electricidad, al estado le corresponde asegurar la adecuada 
incorporación de los aspectos ambientales en la planeación y gestión de las 
actividades del sector. 
 
3. Ley 697 de 2001 - Mediante la cual se fomenta el uso racional y eficiente de la 
energía y se promueve la utilización de energías alternativas. 
 
4. Ley 1151 de 2007. Título II Capitulo II Descripción de los principales programas 
de inversión 6, sección 3.6 infraestructura para el desarrollo Se promoverán 
proyectos piloto de generación de energía eléctrica que estén soportados en la 
implementación de tecnologías que utilicen fuentes de energía alternativa. 
 
5. Ley 1715 de 2014 - Promover el desarrollo y la utilización de fuentes no 
convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable en 
el sistema energético nacional. 
 
6. Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE, expedido por el 
Ministerio de Minas y Energía. 
 
En función de esta ley, se van emitiendo una serie de decretos y/o resoluciones 
para darles más claridad a los interesados, para este caso en el conducto regular 
38 
en temas técnicos, ambientales, tributarios, etc., que serían procedimientos 
encabezados por el Ministerio de Minas y Energía, Ministerio de desarrollo 
sostenible y medio ambiente, las CAR (Corporación autónomas regionales) y 
demás dependencias según su competencia. 
 
Para el caso de las instalaciones fotovoltaicas deben acogerse a los siguientes 
decretos: 
 
 Decreto 2469 de diciembre de 2014 el cual establece los lineamientos de 
política energética en materia de entrega de excedentes de autogeneración, 
expedido por el Ministerio de Minas y Energía. 
 Decreto 2492 de diciembre de 2014 el cual adopta disposiciones en materia de 
implementación de mecanismos de respuesta a la demanda energética, 
expedido por el Ministerio de Minas y Energía. 
 Documento CREG 097 – diciembre de 2014: El cual regula la actividad de 
autogeneración, expedido por la Comisión de Regulación de Energía y Gas. 
 DECRETO NÚMERO 1073 DE (Mayo 26 de 2015) “Por medio del cual se 
expide el Decreto Único Reglamentario del Sector Administrativo de Minas y 
Energía” 
 Decreto 21434 del 4 de noviembre del 2105 Por el cual se adiciona el Decreto 
Único Reglamentario del Sector Administrativo de Minas y Energía, 1073 de 
2015, en lo relacionado con la definición de los lineamientos para la aplicación 
de los incentivos establecidos en el Capítulo 111 de la Ley 1715 de 2014. 
 Res. 045 de Febrero de 2016 - Procedimientos y requisitos para emitir la 
certificación y avalar los proyectos de fuentes no convencionales de energía 
(FNCE). 
 
 
 
39 
4.4 MARCO GEOGRÁFICO 
 
La República de Colombia está situada al extremo nor-occidental de América del 
Sur, sobre la línea ecuatorial, en plena zona tórrida. Limita al nor-oeste con 
Panamá, al sur con Ecuador y el Perú, al sur-oeste con el Brasil y al este con 
Venezuela. Tiene una extensión terrestre de 1.141.748 km2, de manera que ocupa 
el cuarto lugar entre los países de Sur-América. Cuenta con 2.900 km. de costas, 
de los cuales 1600 son riberas del mar Caribe y los 1.300 restantes del océano 
Pacífico. Los rayos del sol caen siempre con la misma verticalidad, de manera que 
no hay estaciones, y las diferencias climáticas existentes según el piso climático, 
que genera excelentes condiciones para la producción de muchas variedades 
agrícolas y animales. Los recursos naturales incluyen también una gran riqueza 
del subsuelo, donde se realizan explotaciones mineras, petroleras, carboníferas, 
etc.38 
 
Colombia tiene un potencial energético solar a lo largo de todo el territorio 
nacional, con un promedio diario multianual cercano a 4,5 kWh/m2. En las 
regiones costeras atlántica y pacífica, específicamente en la región noreste de la 
costa atlántica en la Guajira, de acuerdo con los resultados de la evaluación del 
recurso solar del país muestran un potencial solar promedio diario entre 5,0 y 6,0 
kWh/m2, el mayor del país. Las regiones de la Orinoquia y Amazonia, que 
comprenden las planicies de los Llanos Orientales y zonas de las selvas 
colombianas, presentan una variación ascendente de la irradiación solar en 
sentido suroestenoreste, verificándose valores asimilables a los de La Guajira en 
el noreste (Tabla 1).39 
 
38
 OSPINO PÉREZ, Víctor Manuel; ISAZA GALVEZ, Laura Cristina. Manual de implementación de 
energía solar fotovoltaica en viviendas “ECO”. Universidad Católica de Colombia Bogotá. 2017. 
39
 INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES; UNIDAD DE 
PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA; INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y 
ESTUDIOS AMBIENTALES & UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA – UPME. Atlas 
de Radiación solar en Colombia. Bogotá, D. C.: 2005. Disponible en: 
http://documentacion.ideam.gov.co/cgi-bin/koha/opac-
40 
 
Tabla 1. Irradiación Solar 
Región Irradiación Solar (kW/m2/año) 
Guajira 1980-2340 
Costa Atlántica 1260-2340 
Orinoquia 1440-2160 
Amazonia 1140-1800 
Andina 1080-1620 
Costa Pacífica 1080-1440 
Fuente: Atlas deRadiación solar en Colombia. 2005 
 
 
 
detail.pl?biblionumber=17912&query_desc=au%3A%22Unidad%20de%20Planeaci%C3%B3n%20
Minero%20Energ%C3%A9tica%22 
41 
•Acopio inicial de información sobre sistemas fotovoltaicos y 
su implementación 
•Revisión de bibliografía sobre metodologías existentes sobre 
el diseño de sistemas fotovoltaicos en general 
FASE 1. 
Busqueda información 
•Determinación de las características técnicas de los 
sistemas fotovoltaicos conectados a la red 
•Presentacion de las condiciones tecnicas requeridas 
•Selección de los criterios base para la estructuración de la 
metodología 
 
FASE 2. 
Seleccion Variables 
 
•Estudio de los diferentes modelos financieros 
FASE 3. 
Análisis Económico 
•Descripción de los componentes de un sistema fotovoltaico 
•Dimensionamiento del sistema 
•Presentación de los Criterios de selección de los elementos 
•Selección del modelo financiero a utilizar 
FASE 4. 
Redaccion metodologia 
•Implementación de la metodología presentada en un caso 
real 
•Análisis de los aspectos económicos y financieros 
FASE 5. 
Aplicacion metodologia 
 
•Evaluación de resultados 
 
FASE 6. 
Conclusiones 
5. DISEÑO METODOLÓGICO 
 
 
Para el desarrollo de la guía metodológica del diseño de los sistemas fotovoltaicos 
se plantearon los siguientes pasos 
 
 
42 
6. INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la 
transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. Para esto, es 
necesario instalar un sistema de equipos interrelacionados especialmente 
construidos para realizar la transformación de la energía solar en energía eléctrica. 
Este sistema recibe el nombre de sistema fotovoltaico y los equipos que lo forman 
reciben el nombre de componentes fotovoltaicos.40 
 
Un sistema FV consiste en la integración de varios componentes, cada uno de 
ellos cumpliendo con una o más funciones específicas, a fin de que éste pueda 
suplir la demanda de energía eléctrica impuesta por el tipo de carga, usando como 
combustible la energía solar. La definición anterior deja claramente establecido 
que la carga eléctrica determina el tipo de componentes que deberán utilizarse en 
el sistema.41 
 
Un sistema fotovoltaico dispone de los siguientes componentes: 
 
 Paneles solares o fotovoltaicos, que conforman un generador fotovoltaico 
 Inversor 
 Regulador de carga 
 Cableado 
 
A continuación describiremos las características y funciones de cada uno de ellos. 
 
 
 
40
 TWENERGY. Energía solar. En: Energía Twenergy. 2012. Disponible en: 
https://twenergy.com/energia/energia-solar. 
41
 GASQUET, Héctor. Conversión de la luz solar en Energía Eléctrica: Manual Teórico y Práctico 
sobre los sistemas Fotovoltaicos. Gasquet, 1997. 
43 
6.1 GENERADOR FV 
 
Es el encargado de transformar la energía del Sol en energía eléctrica. Está 
formado por varios paneles fotovoltaicos conectados en serie y/o paralelo, y a su 
vez cada panel fotovoltaico está formado por unidades básicas llamadas células 
fotovoltaicas (Figura 5). La unión de paneles proporcionará la cantidad de energía 
para las necesidades del consumo. La potencia que puede suministrar un panel 
fotovoltaico dependerá del número de células que posea. Si la potencia resulta 
insuficiente para una determinada aplicación, se debe conectar los paneles 
necesarios, en serie y en paralelo, hasta obtener la potencia requerida.42 
 
Figura 5. Generador Fotovoltaico 
 
Fuente: SITIO SOLAR: PORTAL DE ENERGÍAS RENOVABLES. 2013. 
 
 
6.2 INVERSOR 
 
Es el equipo que convierte la corriente directa (D.C.) generada por el arreglo de 
paneles a corriente alterna (A.C). Se define como cualquier conversor estático de 
potencia con control, protección y funciones de filtrado, utilizado para interconectar 
una fuente de energía eléctrica con un sistema eléctrico de servicio público o la 
carga. El término “inversor” es empleado popularmente para designar el conversor 
 
42
 CRUZ BALDÁN, David. Estudio de ahorro mediante bombeo solar. Tesis Doctoral. Universidad 
Internacional de Andalucía. 2011. 
44 
que sirve como mecanismo de interconexión entre la salida D.C. del sistema 
fotovoltaico y la carga que requiera corriente AC.43 
 
6.3 CABLES ELÉCTRICOS 
 
Los cables utilizados en un sistema fotovoltaico son diseñados especialmente para 
este tipo de aplicaciones. Como el voltaje en un sistema fotovoltaico es voltaje 
bajo: 12V o 24V CC, las corrientes que fluirán a través de los cables son mucho 
más altas que las de los sistemas con voltaje de 110 ó 220V AC.44 La cantidad de 
potencia en watts producida por el módulo fotovoltaico está dada por la siguiente 
ecuación: 
 
 ( 1) 
 
Donde V es la tensión en Voltios (V) e I es la corriente en Amperios (A). Para 
suministrar una potencia a 12V, significa que la corriente será casi 20 veces más 
alta que en un sistema de 220 V. Esto quiere decir que deben usarse cables 
mucho más gruesos para impedir el recalentamiento e incluso la quema de los 
cables. Debemos tener en cuenta que, a voltajes bajos, sólo pueden abastecerse 
bajas demandas de potencia o deben utilizarse cables muy gruesos. Esto aumenta 
el precio del sistema drásticamente, debido a que los cables más gruesos son más 
costosos. 
 
Cuando se diseñan sistemas más grandes, uno debe realizar un análisis 
costo/eficiencia para elegir el voltaje operativo más adecuado. Más aún, sería 
 
43
 ESPINOSA, Andrés Ardila; VARGAS, Juan Sanabria; MORA, Johann Hernández. Metodología 
de dimensionamiento de un sistema de respaldo energético basado en tecnología fotovoltaica. 
Revista Tecnura, 2015, vol. 19, p. 66-71. 
44
 ORBEGOZO, Carlos; ARIVILCA, Roberto. Energía Solar Fotovoltaica: Manual técnico para 
instalaciones domiciliarias. Green Energy Consultoría y Servicios SRL, 2010. 
45 
mejor reunir pequeños grupos de módulos y, de ser posible, hacer el voltaje de 
operación más alto que 12V o 24V. 
7. DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTAICOS 
 
 
El dimensionamiento del sistema FV consiste en determinar su capacidad para 
satisfacer la demanda de energía requerida. El método de dimensionamiento se 
fundamenta en el balance de energía: 
 
 
Figura 6. Flujo dimensionamiento del sistema 
 
 
 
 
 
Determinación de la 
demanda o carga. 
Especificación de la tensión 
de operación del sistema 
Determinación de la energía 
solar disponible en el área 
Determinación de la 
capacidad del módulo FV 
Determinación de la 
capacidad del inversor 
Dimensionamiento del 
cableado. 
46 
 
 
7.1 PASOS EN EL DIMENSIONADO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
 
Utilizaremos un método simplificado, este método utiliza valores medios 
mensuales diarios de irradiación global y de la carga. En este caso se 
considerarán sólo los valores correspondientes al mes más desfavorable en la 
relación carga/irradiación. 
 
Se presenta a continuación los pasos que se han de seguir con este método para 
lograr el correcto dimensionado de un sistema fotovoltaico. 
 
Paso 1. Estimación del consumo 
Paso 2. Estimación de la Irradiación solar 
Paso 3. Dimensionado del generador fotovoltaico 
Paso 4. Dimensionado del inversor 
Paso 5. Dimensionado del cableado 
Paso 6. Otros 
 
7.1.1 Paso 1. Estimación del consumo de la carga. El primer paso es la 
determinación de la energía eléctrica diaria que necesitara la instalación receptora. 
Aquí siempre es fundamental tener los datos aportados por el consumidor, lo más 
realistas posibles (para evitar desviaciones en el dimensionamiento). 
 
La energía diaria teórica requerida (cargadiaria) es la sumatoria de la energía 
consumida por cada aparato o elemento de consumo, la cual se calcula 
multiplicando la potencia de cada por el tiempo medio diario de funcionamiento de 
cada uno. Normalmente es suficiente con determinar el valor medio mensual del 
consumo diario, lo que equivale a suponer un valor de la carga diaria en Wh para 
47 
cada mes.45 Se suelen separar los consumos en corriente continua de los 
consumos en corriente alterna, pues están afectados por factores de pérdidas 
distintos. La energía real necesaria, L, se calcula teniendo en cuenta las 
eficiencias de los distintos subsistemas y las pérdidas. Así: 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 2) 
 
Dónde: 
L: Energía real necesaria 
Lcc: Carga diaria en corriente continúa 
Lca: Carga diaria en corriente alterna 
ηg: Eficiencia carga y descarga de la batería 
ηinv: Eficiencia media diaria del inversor 
 
 
7.1.2 Paso 2. Estimación de la Irradiación solar. La energía que llega a través 
de la irradiación solar depende básicamente de la latitud, de la declinación solar, 
de la inclinación y orientación de la superficie FV. Los factores determinantes para 
el diseño, función de las coordenadas y altitud, se muestran a continuación: 
 
 
45
 BARRERA, Yader. Guía Técnica: Diseño e instalación de sistemas fotovoltaicos autónomos y 
conectados a la red a pequeña escala. 2015. 
48 
7.1.2.1 Inclinación y orientación. Muchos de los módulos Fotovoltaicos están 
inclinados para colectar mayor irradiación solar. La cantidad óptima de energía se 
colecta cuando el módulo está inclinado en el mismo ángulo que el ángulo de 
latitud. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el ángulo mínimo de inclinación 
debería ser por lo menos de 15° con respecto a la superficie horizontal, para 
asegurar que el agua de las lluvias drene fácilmente, lavando el polvo al mismo 
tiempo. 
 
La cantidad de energía que incide sobre los paneles depende de su orientación 
respecto del sol, y dada la posición geográfica privilegiada que tiene Colombia, 
ubicada en la zona ecuatorial, y debido a que la línea del ecuador atraviesa el país 
por el sur, toda Colombia queda en la zona tórrida o intertropical, región de bajas 
latitudes; lo que hace que cuente con irradiación solar constante en casi todo el 
territorio durante todo el año. 
 
Este efecto puede durar hasta 12 horas al día lo que permite que una instalación 
fotovoltaica pueda ser más económica que en otros países. Aprovechando estas 
condiciones, los módulos fotovoltaicos deben orientarse de tal manera que las 
regiones de Colombia que están en el hemisferio norte tengan una inclinación no 
mayor de 15º con respecto a la superficie horizontal y orientados hacia el sur y 
para las regiones ubicadas en el hemisferio sur la inclinación no debería ser mayor 
de 12º con respecto a la superficie horizontal y orientados hacia el norte. En todo 
caso, se recomienda que la inclinación no sea menor de 10º con respecto ala 
superficie horizontal.46 
 
Por supuesto, algunas veces hay circunstancias locales que impiden la correcta 
colocación de los módulos. Por ejemplo, cuando los módulos deben acoplarse 
 
46
 RODRÍGUEZ LEÓN, Nayiver. Caracterización del desempeño de un sistema fotovoltaico 
interconectado a la red de distribución eléctrica en la Sede el Bosque de la Universidad Libre. 
2017. 
49 
sobre un techo inclinado que no tiene la inclinación adecuada y que no está 
mirando exactamente al sol. 
 
En países como Colombia que están cercanos al ecuador, las consecuencias de 
desviaciones de las inclinaciones óptimas son poco importantes. El ángulo de 
inclinación es pequeño, así que los módulos fotovoltaicos nunca se desvían 
mucho del ángulo promedio de incidencia sobre la irradiación solar (que está 
cercana al Cenit sobre la superficie de la tierra) (Figura 7). Aun así, de ser posible, 
es mejor dejar que los módulos miren al sol. 
 
 
Figura 7. Ángulo de inclinación 
 
Fuente: ARENAS, Oscar. 2009. 
 
 
7.1.2.2 Sombras y reflejos. Es obvio que deben evitarse las sombras lo más 
posible. ¿Pero cuál es exactamente la influencia de un pequeño árbol en un 
módulo FV?, ¿un edificio alto a 100 metros?, ¿o una pared detrás de los módulos? 
 
Primero, uno debe considerar que la sombra puede crear problemas ya que 
genera puntos calientes si en una serie de celdas, una está en la sombra y las 
otras están expuestas al sol. Las celdas que están en el sol producen corriente 
50 
eléctrica que debe correr también por la celda que está en la sombra, la cual está 
actuando como una gran resistencia. Esta celda puede calentarse mucho por ese 
efecto. 
 
En segundo lugar, cualquier sombra tiene su influencia negativa sobre el 
rendimiento de un sistema solar. Así que aún, un árbol pequeño (además del 
hecho de que con el pasar de los años, los árboles pequeños se convierten en 
árboles grandes) puede tener una influencia sustancial sobre el rendimiento si está 
justo en el lugar equivocado. Como regla, la influencia de objetos en los 
alrededores puede descuidarse cuando el ángulo de la línea desde el módulo 
fotovoltaico hasta la cima del objeto con la horizontal es menor a 20° (Figura 8).47 
 
Figura 8. Influencia de objetos 
 
Fuente: ORBEGOZO, Carlos. 2010. 
 
 
47
 ORBEGOZO, Carlos; ARIVILCA, Roberto. Energía Solar Fotovoltaica: Manual técnico para 
instalaciones domiciliarias. Green Energy Consultoría y Servicios SRL, 2010. 
51 
7.1.2.3 Irradiación solar disponible. Para obtener la irradiación solar incidente, 
se pueden utilizar tablas con estimaciones ya existentes. Una buena fuente de 
estas estimaciones es el “Surface meteorology and Solar Energy – NASA”, que 
tiene una plataforma web donde se puede obtener los datos de insolación para 
toda Colombia de forma fácil y rápida, conociendo la ubicación (latitud y Longitud). 
 
Por lo que se dimensiona la instalación para las condiciones mensuales más 
desfavorables de insolación, y así se asegura que cubrirá la demanda durante 
todo el año. En este punto, hay que tener en cuenta unos conceptos importantes: 
 
Irradiancia: Es la magnitud que describe la radiación o intensidad de iluminación 
solar que llega hasta nosotros medida como una potencia instantánea por unidad 
de superficie, W/m2 o unidades equivalentes. 
 
Irradiación: Es la cantidad de Irradiancia recibida en un lapso de tiempo 
determinado, es decir, la potencia recibida por unidad de tiempo y por unidad de 
superficie. Se suele medir en Wh/m2 o, en caso de un día, en Wh/m2/día o 
unidades equivalentes.48 
 
A continuación se hará un análisis de los datos de irradiación solar de todos los 
meses del año y se sacará el promedio diario anual de irradiación en el lugar de 
ubicación del proyecto. Una vez hechas los cálculos se obtiene la “Tabla de 
irradiaciones” (Wh/m2/día) para la instalación. 
 
Se debe tener en cuenta que el dato suministrado por las estaciones 
meteorológicas de las tablas con la energía que incide sobre un metro cuadrado 
de superficie es de la incidencia sobre una superficie horizontal para un día medio 
de cada mes, por lo cual hay que calcular la irradiación solar para superficies 
 
48
 CALDERÓN CALVO, Álvaro. Predicción de la producción eléctrica de instalaciones fotovoltaicas 
situadas en Castillara y León, a partir de datos de radiación y ambientes. 2016. 
52 
inclinadas en función de la latitud del lugar estudiado. Debemos calcular el factor 
de corrección y para esto calcular las distintas componentes de la irradiación solar, 
las cuales se exponen a continuación. 
 
Como primer paso se calcula el Factor de corrección de la excentricidad de la 
órbita de la Tierra49, la ecuación [3] describe la variación energética en función