Le facteur de dimensionnement des onduleurs décrit le rapport entre le courant continu (CC) maximal pouvant être produit par l'ensemble des modules photovoltaïques installés et la puissance de sortie maximale en courant alternatif (CA) de l'ensemble de l'installation photovoltaïque. Il sert de base de calcul pour déterminer la taille et le nombre d'onduleurs nécessaires. Ces derniers transforment l'électricité solaire en courant alternatif conforme au réseau, adapté au raccordement au réseau électrique public ou à la consommation directe au sein de l'entreprise. Le facteur de dimensionnement se calcule à partir du quotient de la puissance CC de l'onduleur et de la puissance photovoltaïque. En cas de sous-dimensionnement, la valeur est supérieure à 100 et, en cas de surdimensionnement, inférieure à 100. Un facteur de dimensionnement de 100 % signifie donc que, par exemple, pour une puissance photovoltaïque installée de 700 kWc, la puissance CC de l'onduleur est également de 700 kW. Une telle configuration n'est toutefois pas toujours la plus optimale ni la plus rentable. C'est pourquoi le facteur de dimensionnement doit être recalculé individuellement lors de la planification de chaque installation photovoltaïque commerciale.
Onduleurs et chaînes de modules
La planification de plus grandes installations photovoltaïques pour les entreprises devient complexe du fait qu'il ne faut connecter à un onduleur que des panneaux solaires dont les puissances réelles sont égales. Sur une telle chaîne, tous les modules doivent donc avoir la même orientation, la même inclinaison et le même ombrage afin que l'onduleur puisse convertir efficacement le courant continu en courant alternatif.
80 chaînes différentes pour un dimensionnement à 700 kWc
Cependant, on planifie généralement différentes Toitures de halls, abnehmbare Carports, Dächer mit Solaranlagen oder Freifeldanlagen mit unterschiedlichen Ausrichtungen, Neigungen und Verschattungen. Die Berechnung wird jedes Mal neu durchgeführt, sobald ein Modulstring mit einem neuen MPP-Tracker des Wechselrichters oder einem MPP-Tracker eines Multistring-Wechselrichters fertig geplant ist. Um bei einer Anlagengröße von 700 kWp zu bleiben, berechnet der Planer einer einfachen Dach-PV-Anlage dieser Größe bereits etwa 80 Strings, wenn die Anlage eine Ost-West-Ausrichtung haben soll, da auch die Anzahl der Module pro String nicht beliebig groß sein darf: Die leistungsfähigsten Wechselrichter können heute maximal 1.000 Volt pro String umwandeln, was etwa einer Leistung von 20 Modulen entspricht.
La plupart du temps, les onduleurs fonctionnent à charge partielle
Avec un facteur de dimensionnement pour les onduleurs de 100 %, on part du principe que dans des conditions idéales, c'est-à-dire en cas d'ensoleillement optimal sans nuages et de températures inférieures à 25°, chaque string et son onduleur fournissent le meilleur rendement électrique possible. De telles conditions sont toutefois rares et la plupart du temps, un onduleur fonctionne en charge partielle. Et c'est justement là que réside le problème : tous les onduleurs ne fonctionnent plus aussi efficacement en charge partielle. Cet effet commence à se faire sentir à partir d'une baisse de puissance de 20 % du string et d'un fonctionnement de l'onduleur à 80 % de charge partielle. Outre les coûts d'investissement plus élevés des grands onduleurs, un sous-dimensionnement est donc tout à fait rentable.
Un facteur de dimensionnement pour les onduleurs supérieur à 100 % est rentable
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.