El factor de dimensionamiento de los inversores describe la relación entre la corriente continua (CC) máxima que pueden generar todos los módulos fotovoltaicos instalados y la potencia máxima de salida de corriente alterna (CA) de toda la instalación fotovoltaica. Constituye la base de cálculo para determinar el tamaño y el número de inversores necesarios. Estos transforman la energía solar en corriente alterna compatible con la red, adecuada para la conexión a la red eléctrica pública o para el consumo directo en la empresa. El factor de dimensionamiento se calcula a partir del cociente entre la potencia de CC del inversor y la potencia fotovoltaica. En caso de subdimensionamiento, el valor es superior a 100, y en caso de sobredimensionamiento, inferior a 100. Por lo tanto, un factor de dimensionamiento de 100 % significa que, por ejemplo, con una potencia fotovoltaica instalada de 700 kWp, la potencia de CC del inversor también es de 700 kW. Sin embargo, esta configuración no es la óptima ni la más rentable en todos los casos. Por ello, al planificar cada instalación fotovoltaica comercial, el factor de dimensionamiento debe recalcularse de forma individual.
Inversores y cadenas de módulos
La planificación de instalaciones fotovoltaicas más grandes para empresas se complica por el hecho de que solo se deben conectar al inversor paneles solares cuyas potencias reales sean iguales. En una cadena de este tipo, todos los módulos deben tener la misma orientación, inclinación y sombreado para que el inversor pueda convertir eficientemente la corriente continua en corriente alterna.
80 cadenas diferentes para la dimensionamiento a 700 kWp
Por lo general, sin embargo, se planifican diferentes Techos de naves, cocheras solares, cubiertas solares o campos de superficie libre con diferentes orientaciones, inclinaciones y sombras. El cálculo se realiza cada vez que se completa la planificación de un string de módulos con un nuevo MPP-tracker del inversor o un MPP-tracker de un inversor multi-string. Para mantenernos en un tamaño de sistema de 700 kWp, el planificador de una instalación fotovoltaica simple en tejado de esta magnitud ya calcula unos 80 strings si la instalación tiene una orientación este-oeste, ya que el número de módulos por string tampoco puede ser arbitrariamente grande: los inversores más potentes de hoy en día pueden convertir un máximo de 1.000 voltios por string, lo que equivale a una potencia de unos 20 módulos.
La mayoría de las veces, los inversores funcionan con carga parcial.
Con un factor de dimensionamiento de los inversores de 100 %, se supone que en condiciones ideales, es decir, con una radiación solar óptima sin nubes y a temperaturas inferiores a 25°, cada cadena con su inversor proporciona el mejor rendimiento eléctrico posible. Sin embargo, estas condiciones rara vez se dan y la mayoría de las veces un inversor funciona a carga parcial. Y aquí es precisamente donde radica el problema: todos los inversores dejan de funcionar con la misma eficacia bajo carga parcial. Este efecto se produce a partir de una caída de potencia del 20% en la cadena y un funcionamiento del inversor a carga parcial del 80%. Aparte de los costes de inversión más elevados de los grandes inversores, el subdimensionamiento también resulta económico.
Un factor de dimensionamiento para inversores superior a 100 % es económico
Bei der wirtschaftlichen Planung einer gesamten Photovoltaikanlage für ein Unternehmen spielt die Berechnung und Dimensionierung der Wechselrichter dadurch eine entscheidende Rolle. Sind sie unterdimensioniert, lassen sich die Leistungsspitzen nur dann kappen, wenn ideale Bedingungen herrschen. Dieser Energieverlust über einen gesamten Jahresverlauf einer PV-Anlage ist in der Regel marginal und muss dann den höheren Investitionskosten für größere Wechselrichter entgegengesetzt werden. Bei einer 700 kWp-Anlage, die jährlich je nach Standort etwa 630.000 – 700.000 kWh produzieren könnte, wenn sie mit einem Dimensionierungsfaktor von 100 % geplant würde, beträgt der Energieverlust in unseren Breitengraden bei einer Unterdimensionierung von 120 % durchschnittlich 4.500 kWh. Demgegenüber stehen mehrere zehntausende Euro für Wechselrichter, die eine höhere Nennleistung aufweisen. Je nach Sonneneinstrahlungsintensität gelten in Europa Dimensionierungsfaktoren zwischen 110 und 130 % als besonders wirtschaftlich. Alleine in Deutschland kann dieser Wert um +/- 5 % je nach Standort variieren.