Cómo aumentan el voltaje los paneles solares conectados en serie
Entender cómo los paneles solares conectados en serie pueden generar más voltaje de salida es una parte importante del diseño de cualquier sistema solar, y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares ayudará mucho más fácilmente a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar tu hogar.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que recubren la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de corriente continua, pero son los paneles fotovoltaicos, las células solares individuales, quienes se encargan de convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, la potencia de cualquier tipo de panel fotovoltaico depende mucho 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 están diseñadas para absorber la mayor cantidad posible de luz solar. Las pilas solares fotovoltaicas están interconectadas eléctricamente en conexiones en serie y en paralelo dentro de un panel (módulo) para producir el voltaje y/o los valores de corriente deseados para ese panel. Normalmente, los paneles solares fotovoltaicos consisten en 36, 60 o 72 células solares interconectadas.
La mayoría de las celdas solares de silicio producen entre 0,5 y 0,6 voltios de corriente continua, 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 tensión máxima de salida, comúnmente llamada voltaje de circuito abierto, COV.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere una luz solar más intensa (dada en vatios por metro cuadrado, W/m2) para producir la tensión de salida completa. Sin embargo, existe un límite máximo a la cantidad de corriente que puede generar una célula solar, sin importar lo brillante e intensa que sea la irradiancia de la luz.
Mientras que las células solares individuales pueden interconectarse dentro de un único panel fotovoltaico, los paneles fotovoltaicos solares pueden conectarse en combinación en serie y/o en paralelo para formar un conjunto que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar concreta en comparación con un solo panel.
Paneles solares conectados en serie
Los paneles fotovoltaicos se valoran según su potencia total de salida, o vatios máximos, WP. Por ejemplo, 50 vatios, 100 vatios, 245 vatios, etc., así que varios de estos paneles conectados pueden producir una cantidad considerable de energía solar capaz de alimentar una casa. Entonces, conectar paneles solares entre sí es una forma sencilla y eficaz de aumentar tus 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 una tensión de salida cuando están expuestos a la luz solar y podemos aumentar la tensión de salida de los paneles conectándolos en serie. Es decir, conectar paneles solares en serie aumenta el voltaje del sistema, así que dos paneles conectados en serie producirán el doble de voltaje comparado con un solo panel, pero aunque los voltajes se suman, el amperaje de cada panel se mantiene 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 están conectados entre sí.
Los paneles solares conectados en serie se llaman cadena, de ahí el uso de la palabra "Cuerda" significa que los paneles están conectados en serie. Cabe señalar que las cadenas en serie de paneles fotovoltaicos pueden conectarse en paralelo para aumentar la corriente total y, por tanto, aumentar la 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 tensión total de salida se convierte en la suma de la tensión de salida de cada panel, pero la corriente en la 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 que se muestran arriba, podemos ver que cuando están claramente conectados en una cadena en serie, la cadena combinada produce un total de 36 voltios (12 + 12 + 12) a 5,0 amperios, dando una potencia total de la cuerda de 180 vatios (voltios x amperios), frente a los 60 vatios de un solo panel.
Así, si la cadena en serie consistiera en "n" número de paneles solares fotovoltaicos con exactamente las mismas características, entonces la tensión de la cadena en serie sería V1 por "n" (V*n) voltios con la corriente de salida igual a I1. Así, la potencia total de salida de la cuerda será igual a V*I*n vatios.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con corrientes idénticas.
Paneles solares conectados en serie de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por tanto, tienen una potencia nominal común. Cuando los paneles se conectan en serie, los voltajes siguen sumando lo mismo que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de corriente continua a 5,0 amperios, produciendo 180 vatios. De nuevo, el voltaje de salida dependerá del número de paneles conectados, pero el amperaje de la cuerda se mantiene igual, a 5,0 amperios.
Ten en cuenta que, aunque los fabricantes indican una tensión estándar en el panel (6, 12, 24, 48 voltios, etc.) que cambia muy poco con la irradiancia, la tensión de circuito abierto, COV (es decir, la tensión medida cuando I = 0) de un panel podría ser hasta un 25% superior a la tensión nominal nominal del panel, lo que resulta en una sobretensión excesiva para cadenas grandes.
Entonces, aunque nuestro ejemplo sencillo tiene un voltaje nominal de 36 voltios, podría ser potencialmente más alto, 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 corriente continua, etc.
Veamos cómo conectar paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes corrientes nominales.
Paneles solares conectados en serie de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen diferentes corrientes pero el mismo voltaje nominal. Las tensiones individuales del panel seguirán sumándose como antes, pero esta vez el amperaje estará limitado al valor del panel más bajo de la cadena de serie, en este caso 1 amperio. Entonces la cadena en serie producirá 36 voltios a solo 1,0 amperios.
Luego, independientemente de la potencia máxima real de los paneles conectados, será el panel fotovoltaico con la corriente más baja el que decida la potencia total de salida de la cadena en serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias individuales de:
Así que la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos es de 108 vatios, pero la potencia disponible para la carga conectada es solo de 36 (36 voltios por 1 amperio) vatios, lo que claramente reduce la potencia real de la cadena a aproximadamente el 33% del máximo, desperdiciando así dinero en la compra de los paneles solares de mayor potencia. Conectar 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 corriente de salida de toda la matriz.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes vatios, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en series de diferentes vatios
Aquí supongamos que tenemos tres paneles solares fotovoltaicos de 40 vatios, 100 vatios y 180 vatios cada uno conectados en una cadena en serie. Puedes asumir que la potencia total de potencia PT será de 320 vatios (40 + 100 + 180), pero no sería así. Como conocemos la tensión nominal nominal nominal de cada panel, podemos usar la Ley de Ohms para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la potencia real de salida de la cadena en serie.
Calificaciones de corriente de paneles solares
Así que 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 antes, las tensiones se suman, así que la tensión total de salida, VT, será de 42 voltios (6 + 12 + 24). Sin embargo, la corriente de salida está limitada por el panel con la corriente de salida más baja, que es el panel nº 1 con 6,67 amperios. Luego, la cadena en serie producirá una potencia máxima de salida de solo 280 vatios (42 x 6,67), que es un 12,5% inferior a los 320 vatios esperados, por lo que la matriz fotovoltaica solo funciona con un 87,5% de eficiencia a pleno sol.
Conexión de cuerdas de la serie final
Resumen de los paneles solares conectados en serie
Aquí hemos visto paneles solares conectados en serie aumentar el voltaje de una cadena. Así, "los paneles solares conectados en serie dependen de voltaje" ya que VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., por lo tanto, cableado en serie = más voltaje. Cuántos paneles fotovoltaicos conectes por cadena de serie depende del voltaje que busques o del número de paneles solares disponibles, pero DEBES tener en cuenta el posible voltaje de circuito abierto y el valor de COV en todo momento al conectar a reguladores y controladores de batería.
Aunque el voltaje pueda aumentar, la corriente de la cuerda 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 potencia disponible a pleno sol (1000 W/m2). Si los paneles fotovoltaicos conectados en serie tienen diferentes vatios y clasificaciones, entonces la corriente de la cadena se limita a la corriente más baja del panel, reduciendo la eficiencia de la cuerda incluso en la máxima irradiancia.
Paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de wattaje WP, por ejemplo 40 vatios junto con 50 vatios, no deberían conectarse en serie porque no producirían la potencia de salida esperada de 90 vatios (40 + 50), ya que el panel inferior controlaría la cuerda, lo que haría que tu dinero fuera un malgastador en el panel más grande de 50 vatios.
Los paneles solares fotovoltaicos son una excelente forma de producir energía eléctrica de forma gratuita y están disponibles en un rango de vatios que van desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios, adaptándose a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la máxima eficiencia de tu cadena en serie, la posición, el ángulo solar y la cantidad de irradinación son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, ya sea que estén conectados en serie o paneles solares conectados en paralelo. Un poco de reflexión te ahorrará dinero.
Para más información sobre 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 tu hogar, haz clic aquí para pedir tu copia en Amazon hoy mismo y aprender más sobre el diseño, cableado e instalación de paneles solares conectados en serie fuera de la red para crear sistemas solares fotovoltaicos para tu hogar.
Algunos paneles solares de alta calidad que te pueden interesar y que se pueden conectar entre sí y usar en paneles solares.
Entender cómo los paneles solares conectados en serie pueden generar más voltaje de salida es una parte importante del diseño de cualquier sistema solar, y comprender algunos principios básicos al conectar diferentes paneles solares ayudará mucho más fácilmente a diseñar e instalar un sistema fotovoltaico para alimentar tu hogar.
Los paneles solares fotovoltaicos son dispositivos semiconductores que recubren la luz solar (irradiancia) en energía eléctrica de corriente continua, pero son los paneles fotovoltaicos, las células solares individuales, quienes se encargan de convertir la luz solar en electricidad. Sin embargo, la potencia de cualquier tipo de panel fotovoltaico depende mucho 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 están diseñadas para absorber la mayor cantidad posible de luz solar. Las pilas solares fotovoltaicas están interconectadas eléctricamente en conexiones en serie y en paralelo dentro de un panel (módulo) para producir el voltaje y/o los valores de corriente deseados para ese panel. Normalmente, los paneles solares fotovoltaicos consisten en 36, 60 o 72 células solares interconectadas.
La mayoría de las celdas solares de silicio producen entre 0,5 y 0,6 voltios de corriente continua, 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 tensión máxima de salida, comúnmente llamada voltaje de circuito abierto, COV.
A medida que aumenta la demanda de corriente de carga de la celda, se requiere una luz solar más intensa (dada en vatios por metro cuadrado, W/m2) para producir la tensión de salida completa. Sin embargo, existe un límite máximo a la cantidad de corriente que puede generar una célula solar, sin importar lo brillante e intensa que sea la irradiancia de la luz.
Mientras que las células solares individuales pueden interconectarse dentro de un único panel fotovoltaico, los paneles fotovoltaicos solares pueden conectarse en combinación en serie y/o en paralelo para formar un conjunto que aumenta la potencia total disponible para una aplicación solar concreta en comparación con un solo panel.
Paneles solares conectados en serie
Los paneles fotovoltaicos se valoran según su potencia total de salida, o vatios máximos, WP. Por ejemplo, 50 vatios, 100 vatios, 245 vatios, etc., así que varios de estos paneles conectados pueden producir una cantidad considerable de energía solar capaz de alimentar una casa. Entonces, conectar paneles solares entre sí es una forma sencilla y eficaz de aumentar tus 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 una tensión de salida cuando están expuestos a la luz solar y podemos aumentar la tensión de salida de los paneles conectándolos en serie. Es decir, conectar paneles solares en serie aumenta el voltaje del sistema, así que dos paneles conectados en serie producirán el doble de voltaje comparado con un solo panel, pero aunque los voltajes se suman, el amperaje de cada panel se mantiene 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 están conectados entre sí.
Los paneles solares conectados en serie se llaman cadena, de ahí el uso de la palabra "Cuerda" significa que los paneles están conectados en serie. Cabe señalar que las cadenas en serie de paneles fotovoltaicos pueden conectarse en paralelo para aumentar la corriente total y, por tanto, aumentar la 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 tensión total de salida se convierte en la suma de la tensión de salida de cada panel, pero la corriente en la 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 que se muestran arriba, podemos ver que cuando están claramente conectados en una cadena en serie, la cadena combinada produce un total de 36 voltios (12 + 12 + 12) a 5,0 amperios, dando una potencia total de la cuerda de 180 vatios (voltios x amperios), frente a los 60 vatios de un solo panel.
Así, si la cadena en serie consistiera en "n" número de paneles solares fotovoltaicos con exactamente las mismas características, entonces la tensión de la cadena en serie sería V1 por "n" (V*n) voltios con la corriente de salida igual a I1. Así, la potencia total de salida de la cuerda será igual a V*I*n vatios.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes voltajes nominales pero con corrientes idénticas.
Paneles solares conectados en serie de diferentes voltajes
En este método, todos los paneles solares son de diferentes tipos y, por tanto, tienen una potencia nominal común. Cuando los paneles se conectan en serie, los voltajes siguen sumando lo mismo que antes, por lo que la cadena produce 36 voltios de corriente continua a 5,0 amperios, produciendo 180 vatios. De nuevo, el voltaje de salida dependerá del número de paneles conectados, pero el amperaje de la cuerda se mantiene igual, a 5,0 amperios.
Ten en cuenta que, aunque los fabricantes indican una tensión estándar en el panel (6, 12, 24, 48 voltios, etc.) que cambia muy poco con la irradiancia, la tensión de circuito abierto, COV (es decir, la tensión medida cuando I = 0) de un panel podría ser hasta un 25% superior a la tensión nominal nominal del panel, lo que resulta en una sobretensión excesiva para cadenas grandes.
Entonces, aunque nuestro ejemplo sencillo tiene un voltaje nominal de 36 voltios, podría ser potencialmente más alto, 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 corriente continua, etc.
Veamos cómo conectar paneles solares en serie con los mismos voltajes pero diferentes corrientes nominales.
Paneles solares conectados en serie de diferentes corrientes
En este método, todos los paneles solares tienen diferentes corrientes pero el mismo voltaje nominal. Las tensiones individuales del panel seguirán sumándose como antes, pero esta vez el amperaje estará limitado al valor del panel más bajo de la cadena de serie, en este caso 1 amperio. Entonces la cadena en serie producirá 36 voltios a solo 1,0 amperios.
Luego, independientemente de la potencia máxima real de los paneles conectados, será el panel fotovoltaico con la corriente más baja el que decida la potencia total de salida de la cadena en serie. Por ejemplo, nuestros tres paneles anteriores tienen potencias individuales de:
Así que la potencia total esperada de los tres paneles fotovoltaicos es de 108 vatios, pero la potencia disponible para la carga conectada es solo de 36 (36 voltios por 1 amperio) vatios, lo que claramente reduce la potencia real de la cadena a aproximadamente el 33% del máximo, desperdiciando así dinero en la compra de los paneles solares de mayor potencia. Conectar 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 corriente de salida de toda la matriz.
Ahora veamos cómo conectar paneles solares en serie con diferentes vatios, ya que este es el escenario más común.
Paneles solares en series de diferentes vatios
Aquí supongamos que tenemos tres paneles solares fotovoltaicos de 40 vatios, 100 vatios y 180 vatios cada uno conectados en una cadena en serie. Puedes asumir que la potencia total de potencia PT será de 320 vatios (40 + 100 + 180), pero no sería así. Como conocemos la tensión nominal nominal nominal de cada panel, podemos usar la Ley de Ohms para determinar la intensidad de corriente de cada panel y encontrar la potencia real de salida de la cadena en serie.
Calificaciones de corriente de paneles solares
Así que 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 antes, las tensiones se suman, así que la tensión total de salida, VT, será de 42 voltios (6 + 12 + 24). Sin embargo, la corriente de salida está limitada por el panel con la corriente de salida más baja, que es el panel nº 1 con 6,67 amperios. Luego, la cadena en serie producirá una potencia máxima de salida de solo 280 vatios (42 x 6,67), que es un 12,5% inferior a los 320 vatios esperados, por lo que la matriz fotovoltaica solo funciona con un 87,5% de eficiencia a pleno sol.
Conexión de cuerdas de la serie final
Resumen de los paneles solares conectados en serie
Aquí hemos visto paneles solares conectados en serie aumentar el voltaje de una cadena. Así, "los paneles solares conectados en serie dependen de voltaje" ya que VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., por lo tanto, cableado en serie = más voltaje. Cuántos paneles fotovoltaicos conectes por cadena de serie depende del voltaje que busques o del número de paneles solares disponibles, pero DEBES tener en cuenta el posible voltaje de circuito abierto y el valor de COV en todo momento al conectar a reguladores y controladores de batería.
Aunque el voltaje pueda aumentar, la corriente de la cuerda 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 potencia disponible a pleno sol (1000 W/m2). Si los paneles fotovoltaicos conectados en serie tienen diferentes vatios y clasificaciones, entonces la corriente de la cadena se limita a la corriente más baja del panel, reduciendo la eficiencia de la cuerda incluso en la máxima irradiancia.
Paneles de diferentes tipos, monocristalinos o policristalinos o con diferentes valores de wattaje WP, por ejemplo 40 vatios junto con 50 vatios, no deberían conectarse en serie porque no producirían la potencia de salida esperada de 90 vatios (40 + 50), ya que el panel inferior controlaría la cuerda, lo que haría que tu dinero fuera un malgastador en el panel más grande de 50 vatios.
Los paneles solares fotovoltaicos son una excelente forma de producir energía eléctrica de forma gratuita y están disponibles en un rango de vatios que van desde menos de 10 vatios hasta más de 200 vatios, adaptándose a muchas aplicaciones solares. Pero para lograr la máxima eficiencia de tu cadena en serie, la posición, el ángulo solar y la cantidad de irradinación son tan importantes como usar el mismo modelo de panel solar. Es decir, ya sea que estén conectados en serie o paneles solares conectados en paralelo. Un poco de reflexión te ahorrará dinero.
Para más información sobre 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 tu hogar, haz clic aquí para pedir tu copia en Amazon hoy mismo y aprender más sobre el diseño, cableado e instalación de paneles solares conectados en serie fuera de la red para crear sistemas solares fotovoltaicos para tu hogar.
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