La potencia nominal es la capacidad nominal de los dispositivos fotovoltaicos (PV), como células , módulos y sistemas solares . Se determina midiendo la corriente eléctrica y el voltaje en un circuito , mientras se varía la resistencia en condiciones precisamente definidas. La potencia nominal es importante a la hora de diseñar una instalación para dimensionar correctamente su cableado y convertidores . [1]
La potencia máxima generalmente no se alcanza en condiciones de radiación reales. En la práctica, las condiciones reales permitirán una generación aproximadamente entre un 15 y un 20 % menor debido al considerable calentamiento de las células solares. [2] Además, en instalaciones donde la electricidad se convierte a CA , como las plantas de energía solar, la capacidad total real de generación de electricidad está limitada por el inversor , que generalmente tiene un tamaño de capacidad máxima menor que el sistema solar por razones económicas. Dado que la potencia máxima de CC se alcanza sólo durante unas pocas horas cada año, el uso de un inversor más pequeño permite ahorrar dinero en el inversor y al mismo tiempo recortar (desperdiciar) sólo una porción muy pequeña de la producción total de energía. La capacidad de la planta de energía después de la conversión CC-CA generalmente se informa en W AC en lugar de W p o W DC .
La potencia nominal de los dispositivos fotovoltaicos se mide en condiciones de prueba estándar (STC), especificadas en normas como IEC 61215, IEC 61646 y UL 1703. En concreto, la intensidad de la luz es de 1000 W/m 2 , con un espectro similar a la luz solar que incide sobre la superficie. La superficie de la Tierra en la latitud 35°N en verano ( masa de aire 1,5), la temperatura de las células es de 25°C. La potencia se mide variando la carga resistiva del módulo entre un circuito abierto y cerrado (entre resistencia máxima y mínima). La potencia más alta medida de este modo es la potencia "nominal" del módulo en vatios . Esta potencia nominal dividida por la potencia luminosa que incide sobre una zona determinada de un dispositivo fotovoltaico (área × 1000 W/m 2 ) define su eficiencia , la relación entre la potencia eléctrica del dispositivo y la energía incidente.
En el contexto de las instalaciones fotovoltaicas domésticas, el kilovatio (símbolo kW) es la unidad más común para la potencia máxima, por ejemplo P pico = 1 kW. El inglés coloquial a veces combina la cantidad de potencia y su unidad mediante el uso de la etiqueta no estándar vatio-pico (símbolo W p ), posiblemente con el prefijo kilovatio-pico (kW p ), megavatio-pico (MW p ), etc. , se puede decir que una instalación fotovoltaica tiene "un kilovatio pico de potencia" ("P = 1 kW p "). [2] Sin embargo, en el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad física (y su símbolo) no debe usarse para proporcionar información específica sobre las condiciones asumidas para medir una cantidad física determinada . [3]
La energía solar debe convertirse de corriente continua (CC, tal como se genera en el panel) a corriente alterna (CA) para inyectarla en la red eléctrica. Dado que los paneles solares generan energía máxima solo durante unas pocas horas al día y los convertidores de CC a CA son costosos, los convertidores generalmente tienen un tamaño más pequeño que la potencia máxima de CC de los paneles. Esto significa que durante algunas horas cada día los picos se " recortan " y se pierde la energía extra. Esto tiene muy poco impacto en la energía total generada a lo largo de un año, pero ahorra una cantidad considerable de costos de equilibrio del sistema (BOS). Debido al subdimensionamiento de los convertidores, las clasificaciones de CA de las plantas solares son generalmente significativamente más bajas que las de CC, hasta un 30%. Esto a su vez aumenta el factor de capacidad anual calculado de la planta. La reducción de la potencia máxima y la saturación relacionada son diferentes de las pérdidas incurridas en la conversión de CC a CA, que ocurren en cualquier nivel de potencia y generalmente son relativamente pequeñas.
La mayoría de los países se refieren a la capacidad nominal instalada nominal de los sistemas y paneles fotovoltaicos contando la potencia de CC en vatios-pico, denotada como W p , [4] o, a veces, W DC , al igual que la mayoría de los fabricantes y organizaciones de la industria fotovoltaica, como Solar Energy. Industries Association (SEIA), la Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica (EPIA) o la Agencia Internacional de la Energía ( IEA-PVPS ). Algunas regulaciones de red pueden limitar la salida de CA de un sistema fotovoltaico a tan solo el 70% de su potencia máxima de CC nominal (Alemania). Debido a estas dos métricas diferentes, las organizaciones internacionales necesitan reconvertir las cifras nacionales oficiales de los países mencionados anteriormente a la producción bruta de CC para informar sobre el despliegue fotovoltaico global coherente en vatios-pico. [5]
Para aclarar si la potencia nominal (vatios pico, W p ) es realmente CC o ya está convertida en CA, a veces se indica explícitamente como MW CC y MW CA o kW CC y kW CA. El W AC convertido también suele escribirse como "MW (AC)", "MWac" o "MWAC". Al igual que W p , estas unidades no cumplen con el SI pero se utilizan ampliamente. En California, por ejemplo, donde la capacidad nominal se da en MW CA , se supone una reducción del 15 por ciento en la conversión de CC a CA. [6]
La producción de los sistemas fotovoltaicos varía según la intensidad de la luz solar y otras condiciones. Cuanto más sol, más energía generará el módulo fotovoltaico . Se producirán pérdidas, en comparación con el rendimiento en condiciones óptimas, debido a una alineación no ideal del módulo en inclinación y/o azimut, temperatura más alta, desajuste de potencia del módulo (dado que los paneles de un sistema están conectados en serie, el módulo de menor rendimiento define el rendimiento de la cadena a la que pertenece), factor de envejecimiento, suciedad y conversión de CC a CA. La potencia que genera un módulo en condiciones reales puede superar la potencia nominal cuando la intensidad de la luz solar supera los 1000 W/m 2 (que corresponde aproximadamente al mediodía en verano en, por ejemplo, Alemania), o cuando la irradiación solar se acerca a los 1000 W/m2. 2 ocurre a temperaturas más bajas.