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 de cualquier diseño de sistema solar y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares juntos ayudará a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar su hogar mucho más fácil.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que convierten la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de CC, 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 cae 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 están interconectadas eléctricamente en conexiones en serie y paralelas dentro de un panel (módulo) para producir los valores de voltaje de salida y / o corriente deseados 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 alrededor de 0,5 a 0,6 voltios de CC, que es la característica principal de una unión pn, cuando no hay carga externa conectada. Si no hay carga conectada, o una demanda de corriente muy baja, una célula fotovoltaica genera su voltaje de salida máximo, comúnmente llamado voltaje de circuito abierto, VOC.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere una luz solar más brillante (dada en vatios por metro cuadrado, W / m2) para producir el voltaje de salida completo. Sin embargo, hay un límite máximo a la cantidad de corriente que una célula solar puede generar sin importar cuán brillante e intensa sea la irradiancia 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 series y / o combinaciones paralelas para formar una matriz que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar en particular en comparación con un solo panel.
Serie de paneles solares conectados
Los paneles fotovoltaicos se clasifican por su potencia total de salida, o vatios máximos, 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. Luego, conectar paneles solares entre sí es una forma simple y efectiva de aumentar sus capacidades de energía solar, pero es importante comprender 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 la salida de voltaje 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 se suman.
Cuando los paneles solares fotovoltaicos se cablean 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 llaman una 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 fotovoltaicos de 12 voltios y 5.0 amperios como se muestra 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 veces "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 la conexión de paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con clasificaciones de corriente idénticas.
Serie de paneles solares conectados de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por lo tanto, tienen una clasificación de potencia común, pero tienen una clasificación de corriente común. Cuando los paneles están conectados entre sí en serie, los voltajes aún agregan lo mismo que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de CC a 5.0 amperios, produciendo 180 vatios. Una vez más, 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 la clasificación de 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 batería, inversores, convertidores de voltaje o cargas de CC, etc.
Veamos la conexión de paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes clasificaciones de corriente.
Serie de paneles solares conectados de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen una clasificación de corriente diferente pero tienen el mismo voltaje nominal. Los voltajes del panel individual 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 1.0 amperios solamente.
Entonces, no importa la potencia máxima real de los paneles conectados, será el panel fotovoltaico con la clasificación de corriente más baja la que decida la potencia total de salida de la cadena de serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias individuales de:
Por lo tanto, la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos llega a 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 clasificaciones de corriente 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 toda la matriz.
Ahora veamos la conexión de paneles solares en serie con diferentes clasificaciones de potencia, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en serie 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 de 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 Ohmios para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la verdadera potencia nominal de salida de la cadena en 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 total de salida, 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 de la serie producirá una potencia de salida máxima de solo 280 vatios (42 x 6.67), que es un 12.5% más baja 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 la serie final
Resumen de la serie de paneles solares conectados
Hemos visto aquí que los paneles solares conectados en serie aumentan el voltaje de una cadena. Por lo tanto, "los paneles solares conectados en serie son aproximadamente 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 esté buscando o la cantidad de paneles solares que tenga disponibles, pero DEBE tener en cuenta el posible voltaje de circuito abierto de las cadenas, el valor de COV en todo momento al conectarse 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 cuerda producirá el 100% de la potencia 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 de panel más baja, lo que reduce la eficiencia de la cadena incluso a la máxima irradiancia.
Los paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de potencia de 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 cadena, 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 vataje desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios para adaptarse a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la mayor eficiencia de su cadena de serie, el posicionamiento, el ángulo solar y la cantidad de irradiancia son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, si están conectados entre sí en serie o son paneles solares conectados en paralelo. Un poco de pensamiento 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 obtener más información sobre el diseño, el cableado y la 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 de cualquier diseño de sistema solar y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares juntos ayudará a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar su hogar mucho más fácil.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que convierten la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de CC, 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 cae 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 están interconectadas eléctricamente en conexiones en serie y paralelas dentro de un panel (módulo) para producir los valores de voltaje de salida y / o corriente deseados 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 alrededor de 0,5 a 0,6 voltios de CC, que es la característica principal de una unión pn, cuando no hay carga externa conectada. Si no hay carga conectada, o una demanda de corriente muy baja, una célula fotovoltaica genera su voltaje de salida máximo, comúnmente llamado voltaje de circuito abierto, VOC.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere una luz solar más brillante (dada en vatios por metro cuadrado, W / m2) para producir el voltaje de salida completo. Sin embargo, hay un límite máximo a la cantidad de corriente que una célula solar puede generar sin importar cuán brillante e intensa sea la irradiancia 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 series y / o combinaciones paralelas para formar una matriz que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar en particular en comparación con un solo panel.
Serie de paneles solares conectados
Los paneles fotovoltaicos se clasifican por su potencia total de salida, o vatios máximos, 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. Luego, conectar paneles solares entre sí es una forma simple y efectiva de aumentar sus capacidades de energía solar, pero es importante comprender 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 la salida de voltaje 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 se suman.
Cuando los paneles solares fotovoltaicos se cablean 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 llaman una 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 fotovoltaicos de 12 voltios y 5.0 amperios como se muestra 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 veces "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 la conexión de paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con clasificaciones de corriente idénticas.
Serie de paneles solares conectados de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por lo tanto, tienen una clasificación de potencia común, pero tienen una clasificación de corriente común. Cuando los paneles están conectados entre sí en serie, los voltajes aún agregan lo mismo que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de CC a 5.0 amperios, produciendo 180 vatios. Una vez más, 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 la clasificación de 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 batería, inversores, convertidores de voltaje o cargas de CC, etc.
Veamos la conexión de paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes clasificaciones de corriente.
Serie de paneles solares conectados de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen una clasificación de corriente diferente pero tienen el mismo voltaje nominal. Los voltajes del panel individual 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 1.0 amperios solamente.
Entonces, no importa la potencia máxima real de los paneles conectados, será el panel fotovoltaico con la clasificación de corriente más baja la que decida la potencia total de salida de la cadena de serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias individuales de:
Por lo tanto, la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos llega a 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 clasificaciones de corriente 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 toda la matriz.
Ahora veamos la conexión de paneles solares en serie con diferentes clasificaciones de potencia, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en serie 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 de 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 Ohmios para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la verdadera potencia nominal de salida de la cadena en 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 total de salida, 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 de la serie producirá una potencia de salida máxima de solo 280 vatios (42 x 6.67), que es un 12.5% más baja 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 la serie final
Resumen de la serie de paneles solares conectados
Hemos visto aquí que los paneles solares conectados en serie aumentan el voltaje de una cadena. Por lo tanto, "los paneles solares conectados en serie son aproximadamente 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 esté buscando o la cantidad de paneles solares que tenga disponibles, pero DEBE tener en cuenta el posible voltaje de circuito abierto de las cadenas, el valor de COV en todo momento al conectarse 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 cuerda producirá el 100% de la potencia 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 de panel más baja, lo que reduce la eficiencia de la cadena incluso a la máxima irradiancia.
Los paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de potencia de 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 cadena, 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 vataje desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios para adaptarse a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la mayor eficiencia de su cadena de serie, el posicionamiento, el ángulo solar y la cantidad de irradiancia son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, si están conectados entre sí en serie o son paneles solares conectados en paralelo. Un poco de pensamiento le ahorrará dinero.
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