Potencia nominal (fotovoltaica)

La potencia nominal (o potencia pico ) 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 definidas con precisión. La potencia nominal es importante para diseñar una instalación con el fin de dimensionar correctamente su cableado y convertidores . ^[1]

La potencia nominal también se denomina potencia pico porque las condiciones de prueba en las que se determina son similares a la irradiación máxima del sol. Por lo tanto, esta cantidad se aproxima a la producción máxima teórica del panel en un día claro y soleado con el panel orientado perpendicularmente al sol. La potencia nominal generalmente no se alcanza en las condiciones de radiación reales. En la práctica, las condiciones reales permitirán una generación aproximadamente entre un 15 y un 20 % menor debido al calentamiento considerable 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 está dimensionado a una capacidad pico menor que el sistema solar por razones económicas. Dado que la potencia pico de CC se alcanza solo durante unas pocas horas al año, el uso de un inversor más pequeño permite ahorrar dinero en el inversor mientras que recorta (desperdicia) solo una parte muy pequeña de la producción total de energía. La capacidad de la planta de energía después de la conversión de CC a CA generalmente se informa en W _CA en lugar de W _CC o vatios pico (W _p ).

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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 luminosa es de 1000 W/m ² , con un espectro similar al de la luz solar que incide sobre la superficie de la Tierra a una latitud de 35°N en verano ( masa de aire  1,5), siendo la temperatura de las células de 25 °C. La potencia se mide variando la carga resistiva del módulo entre un circuito abierto y cerrado (entre la resistencia máxima y mínima). La potencia más alta así medida es la potencia "nominal" del módulo en vatios . Esta potencia nominal dividida por la potencia luminosa que incide sobre una superficie determinada de un dispositivo fotovoltaico (superficie × 1000 W/m ² ) define su eficiencia , la relación entre la salida eléctrica del dispositivo y la energía incidente.

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En el contexto de las instalaciones fotovoltaicas domésticas, el kilovatio (símbolo kW) es la unidad más común para la potencia nominal, por ejemplo P _pico = 1 kW. El inglés coloquial a veces confunde la cantidad potencia y su unidad utilizando la etiqueta no estándar vatio-pico (símbolo W _p ), posiblemente prefijada como en kilovatio-pico (kW _p ), megavatio-pico (MW _p ), etc. Por ejemplo, una instalación fotovoltaica puede describirse como que 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 dada . ^[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 potencia pico solo durante unas pocas horas al día y los convertidores de CC a CA son caros, los convertidores suelen tener un tamaño menor que la potencia pico de CC de los paneles. Esto significa que durante algunas horas al día los picos se " recortan " y se pierde la energía adicional. 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 tamaño insuficiente de los convertidores, las clasificaciones de CA de las plantas solares son generalmente significativamente inferiores a las clasificaciones de CC, hasta un 30%. Esto, a su vez, aumenta el factor de capacidad anual calculado de la planta. La reducción de la potencia pico y el recorte relacionado 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 de los sistemas y paneles fotovoltaicos contando la potencia de CC en vatios-pico, denotada como W _p , ^[4] o, a veces, W _DC , como lo hacen la mayoría de los fabricantes y organizaciones de la industria fotovoltaica, como la Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA), la Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica (EPIA) o la Agencia Internacional de Energía ( IEA-PVPS ). Algunas regulaciones de la red pueden limitar la salida de CA de un sistema fotovoltaico a tan solo el 70% de su potencia pico nominal de CC (Alemania). Debido a estas dos métricas diferentes, las organizaciones internacionales deben reconvertir las cifras nacionales oficiales de los países mencionados anteriormente a la salida de CC bruta para informar sobre el despliegue global coherente de FV en vatios-pico. ^[5]

Para aclarar si la potencia nominal de salida (vatio pico, W _p ) es de hecho CC o ya se ha convertido en CA, a veces se denota explícitamente como MW _CC y MW _CA o kW _CC y kW _CA. El W _CA convertido también se escribe a menudo como "MW (CA)", "MWac" o "MWAC". Al igual que para 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]

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La potencia de los sistemas fotovoltaicos varía con la intensidad de la luz solar y otras condiciones. Cuanto más sol, más energía generará el módulo fotovoltaico . Las pérdidas, en comparación con el rendimiento en condiciones óptimas, se producirán debido a una alineación no ideal del módulo en inclinación y/o acimut, una temperatura más alta, un desajuste de potencia del módulo (ya 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), el factor de envejecimiento, la suciedad y la 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/m2 ⁽ lo que corresponde aproximadamente al mediodía en verano en, por ejemplo, Alemania), o cuando la irradiación solar cercana a los 1000 W/m2 ^se produce a temperaturas más bajas.