Calculadora de dimensionado de strings fotovoltaicos

Qué calcula esta herramienta

Encuentra el número de módulos en serie por string que mantiene la tensión dentro de la ventana de entrada del inversor en todo el rango de temperatura. Se apoya en dos condiciones opuestas:

En frío: N · Voc(T_mín) ≤ V_DC,máx del inversor En calor: N · Vmp(T_máx) ≥ V_MPPT,mín del inversor

donde la tensión de cada módulo se corrige con la temperatura:

V(T) = V_STC · [1 + (β_Voc / 100) · (T − 25)]

Te devuelve el rango válido de módulos en serie, el número recomendado (el máximo, que da más tensión y menos corriente) y las tensiones de string resultantes en frío, en calor y en condiciones estándar.

Por qué el frío manda en el límite superior

Un panel fotovoltaico se comporta al revés de lo que parece: cuanto más frío, más tensión. En una mañana despejada de invierno, con los paneles a −10 °C y el sol saliendo, la tensión de circuito abierto es la más alta de todo el año. Si en ese momento la suma de las Voc de los módulos en serie supera la tensión máxima del inversor, puedes dañarlo.

Por eso el número máximo de módulos en serie se calcula siempre con la temperatura mínima, no con la media.

Por qué el calor manda en el límite inferior

En verano, con la célula a 60–70 °C, la tensión de máxima potencia cae. Si cae por debajo de la tensión mínima del MPPT del inversor, este no puede situar el punto de trabajo donde debe y el string rinde menos (o directamente deja de producir en las horas de más calor). Por eso el número mínimo de módulos se calcula con la temperatura máxima.

Ejemplo resuelto

Módulo con Voc 41,7 V, Vmp 35,0 V y coeficiente de Voc −0,27 %/°C; inversor con 1000 V de tensión máxima y 120 V de MPPT mínimo; emplazamiento entre −10 °C y 70 °C de célula.

Voc en frío (−10 °C) = 41,7 · [1 + (−0,27/100)·(−35)] = 45,6 V por módulo Máximo en serie = 1000 / 45,6 = 21 módulos

Vmp en calor (70 °C) = 35,0 · [1 + (−0,27/100)·(45)] = 30,7 V por módulo Mínimo en serie = 120 / 30,7 = 4 módulos

Rango válido: de 4 a 21 módulos en serie. Con 21 módulos, el string llega a 958 V en el día más frío (dentro de los 1000 V) y a 645 V en el más caluroso (por encima del MPPT mínimo). Queda un margen de unos 15 °C por debajo de lo previsto antes de tocar el límite del inversor.

Errores habituales

• Dimensionar con la temperatura media. El límite superior hay que calcularlo con la mínima; con la media te quedas corto de margen y un día muy frío puedes superar la tensión del inversor.
• Olvidar el signo del coeficiente. El coeficiente de Voc es negativo. Si lo introduces en positivo, el cálculo sale al revés.
• Ir al máximo de módulos sin margen. El número máximo es un límite teórico con la temperatura que has supuesto. Si el sitio puede ser más frío, un módulo menos te da tranquilidad.
• Confundir Voc y Vmp. La Voc (circuito abierto) manda en el límite de frío; la Vmp (máxima potencia) en el de calor. No son intercambiables.

Qué no comprueba

Esta herramienta dimensiona solo los módulos en serie (la ventana de tensión). No calcula el número de strings en paralelo ni la corriente DC por MPPT, ni las protecciones de string, ni el cableado DC, ni la caída de tensión en el tramo de continua. Los resultados dependen por completo de los valores que introduzcas de las fichas del módulo y del inversor.