Cómo los paneles solares conectados en serie aumentan el voltaje
Comprender cómo los paneles solares conectados en serie pueden producir más voltaje de salida es una parte importante del diseño de cualquier sistema solar, y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares entre sí ayudará a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar su hogar mucho más fácilmente.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que convierten la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de corriente continua, pero son las células solares individuales de los paneles fotovoltaicos las responsables de convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, la potencia de salida de cualquier tipo de panel fotovoltaico depende en gran medida de la intensidad de la luz solar que incide sobre su superficie, así como de su orientación, temperatura de funcionamiento y la carga conectada.
Las células solares están hechas de material de silicio especialmente tratado y diseñadas para absorber la mayor cantidad de luz solar posible. Las células solares fotovoltaicas se interconectan eléctricamente en conexiones en serie y en paralelo dentro de un panel (módulo) para producir los valores deseados de voltaje de salida y/o corriente para ese panel. Por lo general, los paneles solares fotovoltaicos constan de 36, 60 o 72 células solares interconectadas.
La mayoría de las células solares de silicio producen entre 0,5 y 0,6 voltios CC, que es la característica principal de una unión pn, cuando no hay una carga externa conectada. Si no hay conexión en carga, o si hay una demanda de corriente muy baja, una célula fotovoltaica genera su voltaje de salida máximo, comúnmente llamado voltaje de circuito abierto, COV.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere luz solar más brillante (dada en vatios por metro cuadrado, W / m2) para producir el voltaje de salida completo. Sin embargo, existe un límite máximo para la cantidad de corriente que una célula solar puede generar, sin importar cuán brillante e intensa sea la irradiación de la luz.
Mientras que las células solares individuales se pueden interconectar entre sí dentro de un solo panel fotovoltaico, los paneles solares fotovoltaicos se pueden conectar entre sí en combinaciones en serie y/o en paralelo para formar una matriz que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar particular en comparación con un solo panel.
Paneles solares conectados en serie
Los paneles fotovoltaicos se clasifican por su potencia total de salida, o vatios pico, WP. Por ejemplo, 50 vatios, 100 vatios, 245 vatios, etc., por lo que varios de estos paneles conectados entre sí pueden producir una cantidad sustancial de energía solar capaz de alimentar una casa. Entonces, conectar paneles solares entre sí es una forma sencilla y eficaz de aumentar sus capacidades de energía solar, pero es importante entender cómo se comportan los paneles solares conectados en serie.
Cómo conectar paneles solares en serie
Todos los paneles solares fotovoltaicos producen un voltaje de salida cuando se exponen a la luz solar y podemos aumentar el voltaje de salida de los paneles conectándolos en serie. Es decir, conectar paneles solares en serie aumenta el voltaje del sistema, por lo que dos paneles conectados en serie producirán el doble de voltaje en comparación con un solo panel, pero mientras los voltajes se suman, el amperaje de cada panel permanece igual, es decir, las corrientes en serie no suman.
Cuando los paneles solares fotovoltaicos están cableados eléctricamente en serie, el terminal negativo (-) del primer panel se conecta al terminal positivo (+) del siguiente (segundo) panel, y el negativo (-) del segundo panel se conecta al positivo (+) del tercer panel, y así sucesivamente hasta que todos los paneles estén conectados entre sí.
Los paneles solares conectados en serie se denominan cadena, de ahí el uso de la palabra "cuerda" significa que los paneles están conectados en serie. Tenga en cuenta que las cadenas en serie de paneles fotovoltaicos se pueden conectar en paralelo para aumentar la corriente total y, por lo tanto, más potencia de salida.
Paneles solares conectados en serie del mismo tipo
Aquí, TODOS los paneles solares fotovoltaicos son del mismo tipo y potencia nominal. La salida de voltaje total se convierte en la suma de la salida de voltaje de cada panel, pero la corriente de cadena en serie es igual a las corrientes del panel como se muestra.
Usando los mismos tres paneles fotovoltios de 12 voltios y 5.0 amperios que se muestran arriba, podemos ver que cuando están claramente conectados entre sí en una cadena en serie, la cadena combinada produce un total de 36 voltios (12 + 12 + 12) a 5.0 amperios, lo que da una potencia total de la cadena de 180 vatios (voltios x amperios), en comparación con los 60 vatios de un solo panel.
Por lo tanto, si la cadena en serie consistiera en "n" número de paneles solares fotovoltaicos con exactamente las mismas características, entonces el voltaje de la cadena en serie sería V1 por "n" (V * n) voltios con la corriente de salida igual a I1. Por lo tanto, la potencia total de salida de la cadena será igual a V*I*n vatios.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con clasificaciones de corriente idénticas.
Paneles solares conectados en serie de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por lo tanto, tienen una potencia nominal, pero tienen una clasificación de corriente común. Cuando los paneles se conectan entre sí en serie, los voltajes aún se suman igual que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de CC a 5.0 amperios, produciendo 180 vatios. Nuevamente, el voltaje de salida dependerá del número de paneles conectados, pero el amperaje de la cadena sigue siendo el mismo a 5.0 amperios.
Tenga en cuenta que, si bien los fabricantes indicarán un voltaje de panel estándar (6, 12, 24, 48 voltios, etc.) que cambia muy poco con la irradiancia, el voltaje de circuito abierto, VOC (que es el voltaje medido cuando I = 0) de un panel, sin embargo, podría ser hasta un 25% más alto que el voltaje nominal de los paneles, lo que resulta en una sobretensión excesiva para cadenas grandes.
Entonces, mientras que nuestro ejemplo simple tiene un voltaje nominal de 36 voltios, podría ser potencialmente mayor a 45 voltios (36 * 1,25). Entonces es este nivel de voltaje el que debe tenerse en cuenta al conectar cadenas en serie a controladores de carga de baterías, inversores, convertidores de voltaje o cargas de CC, etc.
Echemos un vistazo a la conexión de paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes clasificaciones de corriente.
Paneles solares conectados en serie de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen una corriente nominal diferente, pero tienen el mismo voltaje nominal. Los voltajes de los paneles individuales seguirán sumándose como antes, pero esta vez el amperaje se limitará al valor del panel más bajo de la cadena de serie, en este caso 1 amperio. Luego, la cadena en serie producirá 36 voltios a solo 1.0 amperios.
Entonces, independientemente de la potencia nominal máxima real de los paneles conectados, será el panel pv con la clasificación de corriente más baja el que decida la potencia total de salida de la cadena de serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias nominales individuales de:
Por lo tanto, la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos es de 108 vatios, pero la potencia disponible para la carga conectada es de solo 36 vatios (36 voltios por 1 amperio), lo que reduce claramente la potencia real de las cadenas a aproximadamente el 33% del máximo, desperdiciando así dinero en la compra de los paneles solares de mayor potencia. La conexión de paneles solares en serie con diferentes corrientes nominales solo debe usarse provisionalmente, porque como hemos visto, el panel solar fotovoltaico con la corriente nominal más baja es el que determina la salida de corriente de todo el conjunto.
Ahora veamos la conexión de paneles solares en serie con diferentes potencias nominales, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en series de diferentes potencias
Aquí supongamos que tenemos tres paneles solares fotovoltaicos de 40 vatios, 100 vatios y 180 vatios cada uno conectados entre sí en una cadena en serie. Puede suponer que la potencia total, PT será de 320 vatios (40 + 100 + 180), pero este no sería el caso. Como conocemos la clasificación de voltaje nominal de cada panel, podemos usar la ley de Ohms para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la verdadera potencia nominal de salida de la cadena de serie.
Clasificaciones de corriente del panel solar
Por lo tanto, para el Panel 1.
P1 = 40 vatios, V1 = 6 voltios, I1 = 6,67 amperios
y para el Panel 2.
P2 = 100 vatios, V2 = 12 voltios, I2 = 8,33 amperios
y Panel 3.
P3 = 180 vatios, V3 = 24 voltios, I3 = 7,50 amperios
Como hemos visto anteriormente que los voltajes se suman por lo que el voltaje de salida total, VT será de 42 voltios (6 + 12 + 24). Sin embargo, la corriente de salida está limitada por el panel con la salida de corriente más baja, que es el panel No1 a 6,67 amperios. Luego, la cadena en serie producirá una potencia de salida máxima de solo 280 vatios (42 x 6,67), que es un 12,5% menor que los 320 vatios esperados, por lo que la matriz fotovoltaica solo funciona con una eficiencia del 87,5% a pleno sol.
Conexión de cadena de serie final
Resumen de los paneles solares conectados en serie
Hemos visto aquí paneles solares conectados en serie que aumentan el voltaje de una cadena. Por lo tanto, "los paneles solares conectados en serie se refieren al voltaje" como VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., por lo tanto, cableado en serie = más voltaje. La cantidad de paneles fotovoltaicos que conecte por cadena de serie depende de la cantidad de voltaje que desee o de la cantidad de paneles solares que tenga disponibles, pero DEBE tener en cuenta las cadenas, el voltaje de circuito abierto posible, el valor de VOC en todo momento cuando se conecte a reguladores y controladores de baterías.
Si bien el voltaje puede aumentar, la corriente de la cadena será igual al amperaje más bajo del panel. Si todos los paneles solares tienen las mismas características eléctricas, entonces la cadena producirá el 100% de la energía disponible a pleno sol (1000 W/m2). Si los paneles fotovoltaicos conectados en serie son de diferentes potencias y clasificaciones, entonces la corriente de la cadena se limita a la corriente más baja del panel, lo que reduce la eficiencia de la cadena incluso con la máxima irradiancia.
Los paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de potencia WP, por ejemplo, 40 vatios junto con 50 vatios, no deben conectarse en serie, ya que no producirían la potencia de salida esperada de 90 vatios (40 + 50) ya que el panel inferior controlaría la cuerda, desperdiciando así su dinero en el panel más grande de 50 vatios.
Los paneles solares fotovoltaicos son una excelente manera de producir energía eléctrica de forma gratuita y están disponibles en un rango de valores de potencia desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios para adaptarse a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la máxima eficiencia de su cadena en serie, el posicionamiento, el ángulo del sol y la cantidad de irradiación son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, ya sea que estén conectados entre sí en serie o sean paneles solares conectados en paralelo. Un poco de reflexión le ahorrará dinero.
Para obtener más información sobre los paneles solares conectados en serie, o para obtener más información sobre los diferentes tipos de paneles solares disponibles, o para explorar las ventajas y desventajas de usar paneles solares conectados en serie para alimentar su hogar, haga clic aquí para solicitar su copia de Amazon hoy y obtenga más información sobre el diseño, cableado e instalación de paneles solares conectados en serie fuera de la red para crear sistemas eléctricos solares fotovoltaicos para su hogar.
Algunos paneles solares de alta calidad que le pueden interesar y que se pueden conectar entre sí y utilizar en paneles solares.
Comprender cómo los paneles solares conectados en serie pueden producir más voltaje de salida es una parte importante del diseño de cualquier sistema solar, y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares entre sí ayudará a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar su hogar mucho más fácilmente.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que convierten la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de corriente continua, pero son las células solares individuales de los paneles fotovoltaicos las responsables de convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, la potencia de salida de cualquier tipo de panel fotovoltaico depende en gran medida de la intensidad de la luz solar que incide sobre su superficie, así como de su orientación, temperatura de funcionamiento y la carga conectada.
Las células solares están hechas de material de silicio especialmente tratado y diseñadas para absorber la mayor cantidad de luz solar posible. Las células solares fotovoltaicas se interconectan eléctricamente en conexiones en serie y en paralelo dentro de un panel (módulo) para producir los valores deseados de voltaje de salida y/o corriente para ese panel. Por lo general, los paneles solares fotovoltaicos constan de 36, 60 o 72 células solares interconectadas.
La mayoría de las células solares de silicio producen entre 0,5 y 0,6 voltios CC, que es la característica principal de una unión pn, cuando no hay una carga externa conectada. Si no hay conexión en carga, o si hay una demanda de corriente muy baja, una célula fotovoltaica genera su voltaje de salida máximo, comúnmente llamado voltaje de circuito abierto, COV.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere luz solar más brillante (dada en vatios por metro cuadrado, W / m2) para producir el voltaje de salida completo. Sin embargo, existe un límite máximo para la cantidad de corriente que una célula solar puede generar, sin importar cuán brillante e intensa sea la irradiación de la luz.
Mientras que las células solares individuales se pueden interconectar entre sí dentro de un solo panel fotovoltaico, los paneles solares fotovoltaicos se pueden conectar entre sí en combinaciones en serie y/o en paralelo para formar una matriz que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar particular en comparación con un solo panel.
Paneles solares conectados en serie
Los paneles fotovoltaicos se clasifican por su potencia total de salida, o vatios pico, WP. Por ejemplo, 50 vatios, 100 vatios, 245 vatios, etc., por lo que varios de estos paneles conectados entre sí pueden producir una cantidad sustancial de energía solar capaz de alimentar una casa. Entonces, conectar paneles solares entre sí es una forma sencilla y eficaz de aumentar sus capacidades de energía solar, pero es importante entender cómo se comportan los paneles solares conectados en serie.
Cómo conectar paneles solares en serie
Todos los paneles solares fotovoltaicos producen un voltaje de salida cuando se exponen a la luz solar y podemos aumentar el voltaje de salida de los paneles conectándolos en serie. Es decir, conectar paneles solares en serie aumenta el voltaje del sistema, por lo que dos paneles conectados en serie producirán el doble de voltaje en comparación con un solo panel, pero mientras los voltajes se suman, el amperaje de cada panel permanece igual, es decir, las corrientes en serie no suman.
Cuando los paneles solares fotovoltaicos están cableados eléctricamente en serie, el terminal negativo (-) del primer panel se conecta al terminal positivo (+) del siguiente (segundo) panel, y el negativo (-) del segundo panel se conecta al positivo (+) del tercer panel, y así sucesivamente hasta que todos los paneles estén conectados entre sí.
Los paneles solares conectados en serie se denominan cadena, de ahí el uso de la palabra "cuerda" significa que los paneles están conectados en serie. Tenga en cuenta que las cadenas en serie de paneles fotovoltaicos se pueden conectar en paralelo para aumentar la corriente total y, por lo tanto, más potencia de salida.
Paneles solares conectados en serie del mismo tipo
Aquí, TODOS los paneles solares fotovoltaicos son del mismo tipo y potencia nominal. La salida de voltaje total se convierte en la suma de la salida de voltaje de cada panel, pero la corriente de cadena en serie es igual a las corrientes del panel como se muestra.
Usando los mismos tres paneles fotovoltios de 12 voltios y 5.0 amperios que se muestran arriba, podemos ver que cuando están claramente conectados entre sí en una cadena en serie, la cadena combinada produce un total de 36 voltios (12 + 12 + 12) a 5.0 amperios, lo que da una potencia total de la cadena de 180 vatios (voltios x amperios), en comparación con los 60 vatios de un solo panel.
Por lo tanto, si la cadena en serie consistiera en "n" número de paneles solares fotovoltaicos con exactamente las mismas características, entonces el voltaje de la cadena en serie sería V1 por "n" (V * n) voltios con la corriente de salida igual a I1. Por lo tanto, la potencia total de salida de la cadena será igual a V*I*n vatios.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con clasificaciones de corriente idénticas.
Paneles solares conectados en serie de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por lo tanto, tienen una potencia nominal, pero tienen una clasificación de corriente común. Cuando los paneles se conectan entre sí en serie, los voltajes aún se suman igual que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de CC a 5.0 amperios, produciendo 180 vatios. Nuevamente, el voltaje de salida dependerá del número de paneles conectados, pero el amperaje de la cadena sigue siendo el mismo a 5.0 amperios.
Tenga en cuenta que, si bien los fabricantes indicarán un voltaje de panel estándar (6, 12, 24, 48 voltios, etc.) que cambia muy poco con la irradiancia, el voltaje de circuito abierto, VOC (que es el voltaje medido cuando I = 0) de un panel, sin embargo, podría ser hasta un 25% más alto que el voltaje nominal de los paneles, lo que resulta en una sobretensión excesiva para cadenas grandes.
Entonces, mientras que nuestro ejemplo simple tiene un voltaje nominal de 36 voltios, podría ser potencialmente mayor a 45 voltios (36 * 1,25). Entonces es este nivel de voltaje el que debe tenerse en cuenta al conectar cadenas en serie a controladores de carga de baterías, inversores, convertidores de voltaje o cargas de CC, etc.
Echemos un vistazo a la conexión de paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes clasificaciones de corriente.
Paneles solares conectados en serie de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen una corriente nominal diferente, pero tienen el mismo voltaje nominal. Los voltajes de los paneles individuales seguirán sumándose como antes, pero esta vez el amperaje se limitará al valor del panel más bajo de la cadena de serie, en este caso 1 amperio. Luego, la cadena en serie producirá 36 voltios a solo 1.0 amperios.
Entonces, independientemente de la potencia nominal máxima real de los paneles conectados, será el panel pv con la clasificación de corriente más baja el que decida la potencia total de salida de la cadena de serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias nominales individuales de:
Por lo tanto, la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos es de 108 vatios, pero la potencia disponible para la carga conectada es de solo 36 vatios (36 voltios por 1 amperio), lo que reduce claramente la potencia real de las cadenas a aproximadamente el 33% del máximo, desperdiciando así dinero en la compra de los paneles solares de mayor potencia. La conexión de paneles solares en serie con diferentes corrientes nominales solo debe usarse provisionalmente, porque como hemos visto, el panel solar fotovoltaico con la corriente nominal más baja es el que determina la salida de corriente de todo el conjunto.
Ahora veamos la conexión de paneles solares en serie con diferentes potencias nominales, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en series de diferentes potencias
Aquí supongamos que tenemos tres paneles solares fotovoltaicos de 40 vatios, 100 vatios y 180 vatios cada uno conectados entre sí en una cadena en serie. Puede suponer que la potencia total, PT será de 320 vatios (40 + 100 + 180), pero este no sería el caso. Como conocemos la clasificación de voltaje nominal de cada panel, podemos usar la ley de Ohms para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la verdadera potencia nominal de salida de la cadena de serie.
Clasificaciones de corriente del panel solar
Por lo tanto, para el Panel 1.
P1 = 40 vatios, V1 = 6 voltios, I1 = 6,67 amperios
y para el Panel 2.
P2 = 100 vatios, V2 = 12 voltios, I2 = 8,33 amperios
y Panel 3.
P3 = 180 vatios, V3 = 24 voltios, I3 = 7,50 amperios
Como hemos visto anteriormente que los voltajes se suman por lo que el voltaje de salida total, VT será de 42 voltios (6 + 12 + 24). Sin embargo, la corriente de salida está limitada por el panel con la salida de corriente más baja, que es el panel No1 a 6,67 amperios. Luego, la cadena en serie producirá una potencia de salida máxima de solo 280 vatios (42 x 6,67), que es un 12,5% menor que los 320 vatios esperados, por lo que la matriz fotovoltaica solo funciona con una eficiencia del 87,5% a pleno sol.
Conexión de cadena de serie final
Resumen de los paneles solares conectados en serie
Hemos visto aquí paneles solares conectados en serie que aumentan el voltaje de una cadena. Por lo tanto, "los paneles solares conectados en serie se refieren al voltaje" como VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., por lo tanto, cableado en serie = más voltaje. La cantidad de paneles fotovoltaicos que conecte por cadena de serie depende de la cantidad de voltaje que desee o de la cantidad de paneles solares que tenga disponibles, pero DEBE tener en cuenta las cadenas, el voltaje de circuito abierto posible, el valor de VOC en todo momento cuando se conecte a reguladores y controladores de baterías.
Si bien el voltaje puede aumentar, la corriente de la cadena será igual al amperaje más bajo del panel. Si todos los paneles solares tienen las mismas características eléctricas, entonces la cadena producirá el 100% de la energía disponible a pleno sol (1000 W/m2). Si los paneles fotovoltaicos conectados en serie son de diferentes potencias y clasificaciones, entonces la corriente de la cadena se limita a la corriente más baja del panel, lo que reduce la eficiencia de la cadena incluso con la máxima irradiancia.
Los paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de potencia WP, por ejemplo, 40 vatios junto con 50 vatios, no deben conectarse en serie, ya que no producirían la potencia de salida esperada de 90 vatios (40 + 50) ya que el panel inferior controlaría la cuerda, desperdiciando así su dinero en el panel más grande de 50 vatios.
Los paneles solares fotovoltaicos son una excelente manera de producir energía eléctrica de forma gratuita y están disponibles en un rango de valores de potencia desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios para adaptarse a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la máxima eficiencia de su cadena en serie, el posicionamiento, el ángulo del sol y la cantidad de irradiación son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, ya sea que estén conectados entre sí en serie o sean paneles solares conectados en paralelo. Un poco de reflexión le ahorrará dinero.
Para obtener más información sobre los paneles solares conectados en serie, o para obtener más información sobre los diferentes tipos de paneles solares disponibles, o para explorar las ventajas y desventajas de usar paneles solares conectados en serie para alimentar su hogar, haga clic aquí para solicitar su copia de Amazon hoy y obtenga más información sobre el diseño, cableado e instalación de paneles solares conectados en serie fuera de la red para crear sistemas eléctricos solares fotovoltaicos para su hogar.
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