Potência nominal (fotovoltaica) - Nominal power (photovoltaic)
A potência nominal é a capacidade nominal dos dispositivos fotovoltaicos (PV), como células solares , módulos e sistemas , e é determinada pela medição da corrente elétrica e da tensão em um circuito , enquanto varia a resistência em condições precisamente definidas. A potência nominal é importante para projetar uma instalação a fim de dimensionar corretamente seu cabeamento e conversores .
A potência de pico não é igual à potência sob as condições reais de radiação. Na prática, isso será aproximadamente 15-20% menor devido ao aquecimento considerável das células solares. Além disso, em instalações onde a eletricidade é convertida em CA , como usinas de energia solar, a capacidade total de geração de eletricidade real é limitada pelo inversor , que geralmente é dimensionado em uma capacidade de pico inferior ao do sistema solar por razões econômicas. Uma vez que o pico de energia DC é alcançado apenas por algumas horas por ano, usar um inversor menor permite economizar dinheiro no inversor enquanto corta (desperdiça) apenas uma pequena parte da produção total de energia. A capacidade da usina após a conversão DC-AC é geralmente relatada em W AC, em oposição a W p ou W DC .
Condições de teste padrão
A potência nominal dos dispositivos fotovoltaicos é medida em condições de teste padrão (STC), especificadas em padrões como IEC 61215, IEC 61646 e UL 1703. Especificamente, a intensidade da luz é 1000 W / m 2 , com um espectro semelhante à luz solar atingindo o superfície da terra na latitude 35 ° N no verão ( massa de ar 1,5), a temperatura das células sendo 25 ° C. A potência é medida ao variar a carga resistiva no módulo entre um circuito aberto e fechado (entre a resistência máxima e mínima). A potência mais alta assim medida é a potência 'nominal' do módulo em watts . Essa potência nominal dividida pela potência da luz que incide sobre uma determinada área de um dispositivo fotovoltaico (área × 1000 W / m 2 ) define sua eficiência , a razão entre a saída elétrica do dispositivo e a energia incidente.
Pico de watts
O Bureau Internacional de Pesos e Medidas , que mantém o padrão SI , afirma que a unidade física e seu símbolo não devem ser usados para fornecer informações específicas sobre uma determinada quantidade física e que nenhum deles deve ser a única fonte de informações sobre uma quantidade. No entanto, o inglês coloquial às vezes confunde a potência da quantidade e sua unidade usando a unidade watt-pico não-SI e o símbolo não-SI W p prefixado como dentro do SI, por exemplo, quilowatt-pico (kW p ), megawatt-pico (MW p ), etc. Como tal, uma instalação fotovoltaica pode, por exemplo, ser descrita como tendo "um quilowatt-pico" no sentido de "um quilowatt de potência de pico". Da mesma forma, fora do SI, a potência de pico às vezes é escrita como "P = 1 kW p " em oposição a "P pico = 1 kW". No contexto de instalações fotovoltaicas domésticas, o quilowatt (kW) é a unidade mais comum para a potência de pico, às vezes declarada como kW p .
Conversão de DC para AC
A energia solar precisa ser convertida de corrente contínua (DC, pois é gerada a partir do painel) para corrente alternada (AC) para ser injetada na rede elétrica. Como os painéis solares geram pico de energia apenas por algumas horas por ano, e os conversores DC para AC são caros, os conversores geralmente são menores do que o pico de energia DC dos painéis. Isso significa que, por algumas horas a cada ano, os picos são " cortados " e a energia extra é perdida. Isso tem muito pouco impacto sobre a energia total gerada ao longo de um ano, mas economiza uma quantidade considerável de custos de equilíbrio do sistema (BOS). Devido ao tamanho reduzido dos conversores, as classificações CA das usinas solares são geralmente significativamente mais baixas do que as classificações CC, até 30%. Isso, por sua vez, aumenta o fator de capacidade anual calculado da planta. A redução da potência de pico e o corte relacionado são diferentes das perdas incorridas na conversão de CC para CA, que acontecem em qualquer nível de potência e geralmente são relativamente pequenas.
A maioria dos países refere-se à capacidade nominal instalada de sistemas fotovoltaicos e painéis contando a potência DC em pico watt, denotada como W p , ou às vezes W DC , como fazem a maioria dos fabricantes e organizações da indústria fotovoltaica, como Solar Energy Industries Association ( SEIA), a European Photovoltaic Industry Association (EPIA) ou a International Energy Agency ( IEA-PVPS ). Alguns regulamentos da rede podem limitar a saída CA de um sistema fotovoltaico a apenas 70% de sua potência nominal de pico CC (Alemanha). Por causa dessas duas métricas diferentes, as organizações internacionais precisam reconverter os números domésticos oficiais dos países mencionados acima de volta para a saída DC bruta, a fim de relatar uma implantação de PV global coerente em pico de watts.
Para esclarecer se a potência nominal de saída (watt-pico, W p ) é de fato DC ou já convertida em AC, às vezes é explicitamente denotada como MW DC e MW AC ou kW DC e kW AC . O W AC convertido também é freqüentemente escrito como "MW (AC)", "MWac" ou "MWAC". Assim como para W p , essas unidades não são compatíveis com SI, mas são amplamente utilizadas. Na Califórnia, por exemplo, onde a capacidade nominal é dada em MW AC , uma redução de 15 por cento na conversão de DC para AC é assumida.
Custo por watt
Embora o pico de watts seja uma medida conveniente e seja o número padronizado na indústria fotovoltaica em que se baseiam os preços, as vendas e os números de crescimento, não é indiscutivelmente o número mais importante para o desempenho real. Como a função de um painel solar é gerar energia elétrica a um custo mínimo, a quantidade de energia que ele gera em condições reais em relação ao seu custo deve ser o número mais importante a ser avaliado. Esta medida de custo por watt é amplamente utilizada na indústria.
Pode acontecer que um painel da marca A e um painel da marca B forneçam exatamente o mesmo pico de watts no teste de laboratório, mas sua potência de saída é diferente em uma instalação real. Essa diferença pode ser causada por diferentes taxas de degradação em temperaturas mais altas. Ao mesmo tempo, embora a marca A possa ser menos produtiva do que a marca B, ela também pode custar menos e, portanto, tem potencial para se tornar financeiramente vantajosa. Um cenário alternativo também pode ser verdadeiro: um painel mais caro pode produzir muito mais energia que superará financeiramente um painel mais barato. É necessária uma análise precisa do desempenho de longo prazo versus custo, inicial e contínuo, para determinar qual painel pode levar o proprietário a melhores resultados financeiros.
Saída de energia em condições reais
A saída de sistemas fotovoltaicos varia com a intensidade da luz do sol e outras condições. Quanto mais sol, mais energia o módulo fotovoltaico irá gerar. Perdas, em comparação com o desempenho em condições ideais, ocorrerão devido ao alinhamento não ideal do módulo em inclinação e / ou azimute, temperatura mais alta, incompatibilidade de energia do módulo (uma vez que os painéis em um sistema são conectados em série, o módulo de desempenho mais baixo define o desempenho de a string a que pertence), fator de envelhecimento, sujeira e conversão DC para AC. A potência que um módulo gera em condições reais pode exceder a potência nominal quando a intensidade da luz solar excede 1000 W / m 2 (o que corresponde aproximadamente ao meio-dia no verão, por exemplo, Alemanha), ou quando a irradiação solar perto de 1000 W / m 2 acontece em temperaturas mais baixas.
A classificação de potência nominal de usinas solares fotovoltaicas não é comparável à classificação MCR da placa de identificação de usinas convencionais, pois há uma grande diferença entre suas classificações DC e AC (30% a 40%). A energia líquida que pode ser alimentada por uma usina a carvão / nuclear é de cerca de 90% de sua placa de identificação MCR após a dedução do consumo interno. Da mesma forma para CCGT , cerca de 97% da avaliação do site e para GTPP ou usina hidrelétrica acima de 99% da avaliação do site. O custo de instalação / MW geralmente dado para Solar PV com base na capacidade DC é distorcido quando comparado ao MCR líquido de outras fontes de geração de energia (incluindo energia eólica e solar térmica ). O custo real de instalação da energia solar fotovoltaica é cerca de 50% mais em comparação com o MCR líquido de outras fontes para dar entrada igual (MW) para a rede de energia CA.