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Calculadora: Finanzas energéticas

Calculadora del factor de capacidad

Factor de capacidad = energía real ÷ (potencia nominal × horas). Calcúlalo con datos de producción, convierte un factor de capacidad en MWh o dimensiona la potencia necesaria, y compáralo con los valores típicos de la nuclear, la eólica, la solar, la hidráulica y el gas.

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Resultados

Factor de capacidad del 32 %: dentro del rango típico de 20–45 % para Eólica terrestre. Equivale a funcionar a plena potencia durante 2800 de 8760 horas.
Factor de capacidad
32%
0,32 en fracción
Horas equivalentes a plena carga
2800h
en el periodo de 8760 horas
Potencia media
15,98MW
frente a 50 MW nominales
Energía
140GWh
Potencia
50MW
Típico de Eólica terrestre
20–45%
Producción específica
2800kWh/kW·año
energía anualizada por kW
Tu factor de capacidad frente a los valores típicos

Factores de capacidad típicos por tecnología

TecnologíaRango típicoHoras equivalentes/añoPor qué
Nuclear80–93%7008–8147carga base, paradas de recarga cada 18–24 meses
Geotermia70–90%6132–7884fuente de calor constante
Biomasa / biogás50–85%4380–7446limitada por el combustible, gestionable
Ciclo combinado de gas45–65%3942–5694despachada por precio; carga intermedia
Carbón35–65%3066–5694uso en descenso en muchas redes
Eólica marina38–55%3329–4818vientos marinos más fuertes y constantes
Hidráulica30–60%2628–5256disponibilidad de agua, despacho y embalse
Eólica terrestre ◀20–45%1752–3942recurso eólico, potencia específica del aerogenerador
Termosolar (con almacenamiento)30–55%2628–4818las horas de almacenamiento alargan la producción
Fotovoltaica a escala de red, con seguidor20–32%1752–2803los seguidores siguen al sol
Fotovoltaica a escala de red, fija12–25%1051–2190noche y nubes; latitud
Fotovoltaica en tejado9–20%788–1752inclinación no ideal, sombras, calor
Turbina de punta de gas / petróleo2–15%175–1314solo funciona en las puntas de demanda
Baterías (descarga)8–20%701–1752ciclos al día × duración
  • Los rangos resumen datos del parque de EE. UU. (EIA Electric Power Monthly, tabla 6.07) y medias mundiales de nueva construcción (IRENA); cada central y cada año varían mucho.
  • El factor de capacidad no es el rendimiento: un factor solar del 25 % refleja la noche y la meteorología, no energía desperdiciada. En las centrales gestionables refleja cuántas veces las llama la red.
  • Usa la potencia nominal en CA de la solar al compararla con otras tecnologías (las cifras basadas en CC parecen más bajas).

Cómo funciona esta calculadora de factor de capacidad

El factor de capacidad es la cifra que, por sí sola, dice cuánto trabaja una central. Es imprescindible para comparar tecnologías, entra en todo cálculo de coste nivelado y sirve para comprobar si unos datos de producción tienen sentido. La calculadora trabaja en tres direcciones:

  • Factor de capacidad a partir de la energía: introduce la potencia nominal y la energía producida en un periodo;
  • Energía a partir del factor de capacidad: estima la producción anual de una central en proyecto;
  • Potencia necesaria: cuántos MW hacen falta para entregar una cantidad de energía objetivo con un factor de capacidad dado (por ejemplo, cuánta solar se necesita para producir 1 TWh).

El periodo puede ser un año, un año bisiesto, un trimestre, un mes, una semana, un día o un número de horas personalizado, y las unidades se convierten solas entre kW/MW/GW y kWh/MWh/GWh/TWh. El resultado se compara con los rangos típicos de 14 tecnologías.

La fórmula

CF = E / (P_nominal × T)

E = P × T × CF (energía a partir del factor de capacidad) P = E / (T × CF) (potencia para un objetivo de energía) Horas a plena carga = CF × T Potencia media = E / T

T es el número de horas del periodo (8.760 en un año normal). Usa la energía neta entregada a la red y la misma base para la potencia (en solar, normalmente la potencia en alterna del inversor).

Ejemplo práctico: un parque eólico de 50 MW

El caso por defecto es un parque eólico de 50 MW que entregó 140.000 MWh en un año:

  • CF = 140.000 / (50 × 8.760) = 140.000 / 438.000 = 32,0 %
  • horas equivalentes a plena carga = 0,32 × 8.760 ≈ 2.800 horas
  • potencia media = 140.000 / 8.760 ≈ 16 MW

Un 32 % queda holgadamente dentro del rango típico del 20–45 % de la eólica terrestre. Los otros ejemplos predefinidos muestran la dispersión: una instalación fotovoltaica de 6 kW en tejado que produce 7.300 kWh sale a un 14 % aproximadamente; un reactor nuclear de 1 GW al 92 % genera unos 8,1 TWh al año; y producir 1 TWh con solar de inclinación fija y un factor de capacidad del 20 % requiere unos 570 MW.

Cómo leer los resultados

  • Factor de capacidad: compáralo con el rango típico que aparece para la tecnología elegida. Por debajo apunta a recortes de producción, paradas, un recurso pobre o una central sobredimensionada; por encima puede indicar un emplazamiento excepcional o un error en los datos.
  • Las horas equivalentes a plena carga contienen la misma información que el factor de capacidad, y son la medida preferida en Alemania y en los informes del sector eólico.
  • La potencia media resulta útil para emparejar un generador con una carga constante.
  • La producción mientras está disponible (opcional) divide el factor de capacidad entre la disponibilidad, para separar los efectos del recurso y del despacho de las paradas.

Valores típicos

Tecnología Factor de capacidad típico Principal factor limitante
Nuclear 80–93 % paradas de recarga
Geotérmica 70–90 % recurso constante
Biomasa / biogás 50–85 % suministro de combustible, despacho
Ciclo combinado de gas 45–65 % se despacha según el precio
Carbón 35–65 % despacho en descenso
Eólica marina 38–55 % recurso eólico
Hidráulica 30–60 % disponibilidad de agua
Eólica terrestre 20–45 % recurso eólico, tamaño del rotor
Termosolar (con almacenamiento) 30–55 % horas de almacenamiento
FV a gran escala, con seguidor 20–32 % radiación solar, latitud
FV a gran escala, fija 12–25 % radiación solar, latitud
FV en tejado 9–20 % orientación, sombras
Centrales de punta de gas/fueloil 2–15 % solo funcionan en los picos
Almacenamiento en baterías 8–20 % ciclos × duración

Los rangos combinan las estadísticas del parque estadounidense publicadas por la EIA con las medias mundiales de las nuevas instalaciones de IRENA; cada central y cada año pueden variar mucho.

Consejos

  • Usa unidades coherentes. El error más común es mezclar kW con MWh, lo que da resultados 1.000 veces demasiado grandes o pequeños.
  • En solar, indica la base. Los factores de capacidad sobre la potencia en continua (paneles) son un 10–30 % más bajos que sobre la potencia en alterna (inversor).
  • Compara los mismos años. Los factores de capacidad de la eólica y la hidráulica varían un ±10–15 % entre años buenos y malos.
  • Úsalo en los modelos de costes. El factor de capacidad está en el denominador de todo LCOE (consulta la calculadora de LCOE) y es el resultado principal de las calculadoras de aerogeneradores y de paneles solares.

Limitaciones

El factor de capacidad resume la producción, no el valor: una central de punta que funciona el 5 % del tiempo puede valer más para la red que una central de base. Los rangos típicos son amplios y varían entre países, años y antigüedad de las centrales. La calculadora no distingue la generación bruta de la neta ni tiene en cuenta la degradación; introduce la energía neta entregada en el periodo que te interese.

Método e hipótesis

Factor de capacidad FC = E ÷ (Pnominal × T), donde E es la energía neta entregada en el periodo T (horas). Energía = P × T × FC; potencia necesaria = E ÷ (T × FC). Horas equivalentes a plena carga = FC × T. Potencia media = E ÷ T. Las unidades se convierten internamente a kW y kWh.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el factor de capacidad?
Es la relación entre la energía que produce de verdad una central en un periodo y la que produciría si funcionara todo ese tiempo a su potencia nominal. Una central de 100 MW que produce 350.000 MWh en un año tiene un factor de capacidad de 350.000 / (100 × 8.760) = 40 %.
¿Cómo se calcula el factor de capacidad?
Factor de capacidad = energía producida (MWh) ÷ (potencia nominal (MW) × horas del periodo). Para un año usa 8.760 horas (8.784 en un año bisiesto). Comprueba que energía y potencia están en unidades coherentes: kWh con kW, MWh con MW.
¿Qué fuente de energía tiene el mayor factor de capacidad?
La nuclear, normalmente por encima del 90 % en Estados Unidos y en torno al 80 % a escala mundial, seguida de la geotermia (70–90 %) y la biomasa. La eólica va del 25 % a más del 50 % en el mar, y la fotovoltaica, de alrededor del 10 % en tejados a cerca del 30 % con seguidores en regiones soleadas.
¿Qué factor de capacidad es bueno para la energía solar?
En plantas fotovoltaicas a gran escala, medido sobre la potencia en alterna, lo típico es un 18–25 %; por encima del 25 % es excelente y suele requerir seguidores de un eje y un clima soleado. Las instalaciones en tejado suelen alcanzar un 10–18 % por orientaciones que no son las ideales, sombras y temperaturas más altas.
¿El factor de capacidad es lo mismo que el rendimiento?
No. El rendimiento mide qué parte de la energía de entrada (combustible, luz solar, viento) se convierte en electricidad. El factor de capacidad mide qué parte del producto potencia por tiempo se aprovecha. Una planta solar con un factor de capacidad del 22 % no desperdicia el 78 % de nada: el sol, sencillamente, no brilla a plena intensidad de día y de noche.
¿Qué son las horas equivalentes a plena carga?
Las horas que tendría que funcionar una central a plena potencia para producir su energía anual real: factor de capacidad × 8.760. Un factor de capacidad del 30 % equivale a unas 2.630 horas equivalentes.
¿Por qué las centrales de gas de punta tienen factores de capacidad tan bajos?
Están pensadas para funcionar solo en los picos de demanda o en emergencias, a veces apenas unos cientos de horas al año. Su valor está en estar disponibles cuando se necesitan, no en producir mucha energía.

Fuentes y referencias

  1. US Energy Information Administration: Electric Power Monthly, tabla 6.07.A/B (factores de capacidad por tecnología)
  2. IRENA: Renewable Power Generation Costs in 2023
  3. NREL Annual Technology Baseline: hipótesis de factor de capacidad por tecnología
  4. IAEA PRIS: Power Reactor Information System (factores de carga nucleares)

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