Instalacje fotowoltaiczne cieszą się coraz większą popularnością wśród właścicieli domów jednorodzinnych oraz firm. Pozwalają one na produkcję prądu ze słońca i znaczne obniżenie rachunków za energię elektryczną. Kluczowym elementem każdej instalacji PV są oczywiście panele fotowoltaiczne. Aby system działał poprawnie i efektywnie, trzeba je odpowiednio połączyć. Jednym z podstawowych sposobów łączenia modułów fotowoltaicznych jest połączenie szeregowe. Pozwala ono na uzyskanie większego napięcia prądu stałego. Jak zatem poprawnie połączyć panele fotowoltaiczne szeregowo?
Jak połączyć panele fotowoltaiczne szeregowo, aby zwiększyć napięcie?
Podstawową zaletą szeregowego łączenia paneli fotowoltaicznych jest możliwość zwiększenia napięcia generowanego przez cały układ. Pojedynczy moduł PV ma zwykle napięcie około 30-40 V. Łącząc szeregowo np. 10 paneli, możemy uzyskać napięcie rzędu 300-400 V. Taka wartość jest już wystarczająca, aby zasilić domową instalację elektryczną lub przekazać energię do sieci elektroenergetycznej. Aby połączyć moduły szeregowo, należy po prostu złączyć dodatnie zaciski jednego panela z ujemnymi zaciskami kolejnego. Tak powtarzamy dla wszystkich pozostałych modułów w ciągu. Na końcu uzyskujemy połączenie szeregowe o zwiększonym napięciu prądu stałego.
Jakie zalety daje szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych?
Połączenie szeregowe paneli PV ma jeszcze inne zalety, takie jak:
- Mniejsze straty prądu na oporności przewodów - przy wyższym napięciu te same straty mocy są mniejsze
- Mniejsze przekroje kabli - można zastosować cieńsze przewody przy tej samej mocy
- Prostszy system okablowania - wymaga mniejszej liczby połączeń
- Łatwiejsze dostosowanie napięcia do wymagań inwertera
- Możliwość tworzenia łatwo skalowalnych stringów paneli o zadanej mocy
Ile paneli fotowoltaicznych można połączyć szeregowo w instalacji?
Liczba paneli PV, które możemy połączyć szeregowo w jednym ciągu (stringu) zależy od kilku czynników:
- Dopuszczalnego napięcia wejściowego stosowanego inwertera - zwykle 600-1000 V
- Indywidualnego napięcia modułów w zastosowanym systemie - od 30 do 40 V
- Spadków napięcia na przewodach przy maksymalnym natężeniu prądu
- Niezbędnego napięcia znamionowego instalacji - 230 lub 400 V AC
Biorąc to pod uwagę, w typowych systemach możemy połączyć szeregowo od 15 do 25 paneli fotowoltaicznych o mocy 250-300 W każdy. Daje to moc stringu rzędu 4-7,5 kW.
Czy szeregowe łączenie paneli PV jest bezpieczne i zgodne z normami?
Tak, pod warunkiem zachowania kilku ważnych zasad. Przede wszystkim należy pamiętać, że przy szeregowym połączeniu napięcie się sumuje. Dlatego trzeba stosować izolowane przewody o odpowiednim napięciu znamionowym oraz właściwie dobrane złączki. Ważne jest też zachowanie jednakowej polaryzacji paneli i odpowiednie uziemienie całego systemu.
Dodatkowo trzeba sprawdzić, czy napięcie stringu mieści się w dopuszczalnym zakresie dla falownika. Przestrzegając tych zasad oraz norm branżowych (PN-HD 60364-7-712:2016-05), szeregowe połączenie modułów PV jest bezpiecznym i poprawnym rozwiązaniem.
Jak dobrać liczbę modułów fotowoltaicznych do szeregowego połączenia?
Aby poprawnie dobrać liczbę paneli w szeregowym stringu, należy:
- Określić pojedyncze napięcie modułów (dane producenta, np. 36 V)
- Założyć maksymalne napięcie dla inwertera (np. 600 V)
- Oszacować maksymalne spadki napięcia na przewodach (np. 3% czyli 18 V)
- Obliczyć maksymalną liczbę paneli w stringu: (600 V - 18 V) / 36 V = 16 szt.
Dodatkowo warto uwzględnić moc każdego panela i całkowitą moc instalacji. Liczba stringów i paneli w nich powinna zapewnić wymaganą moc PV z pewnym zapasem.
Czy można mieszać panele o różnych parametrach w szeregowym połączeniu?
Zasadniczo nie zaleca się mieszania paneli fotowoltaicznych o różnych parametrach prądowo-napięciowych. Wszystkie moduły powinny mieć zbliżone napięcie jałowe oraz prąd znamionowy. W przeciwnym razie mogą wystąpić nierównomierne obciążenia, co obniży sprawność i może prowadzić do uszkodzeń.
Jednak w pewnych okolicznościach można połączyć szeregowo panele różnych producentów czy typów, o ile ich kluczowe parametry są zbliżone. Różnice napięcia jałowego do 5% i prądu znamionowego do 10% są akceptowalne. W takim przypadku należy dobrać moduły tak, aby ich parametry były wyrównane w całym stringu.
Jak połączyć szeregowo panele fotowoltaiczne różnych producentów?
Łączenie paneli różnych producentów w jednym stringu wymaga dodatkowych uwag. Należy przede wszystkim sprawdzić kompatybilność modułów pod względem:
- Zbliżonego napięcia i prądu znamionowego
- Jednakowej polaryzacji złączy
- Kompatybilności technologii ogniw (monokrystaliczne, polikrystaliczne)
- Podobnej mocy i wymiarów modułów
Jeśli powyższe parametry są zgodne, można połączyć panele szeregowo zachowując poprawną polaryzację. Warto oznaczyć stringi z różnymi modułami, aby ułatwić ewentualną diagnostykę i konserwację.
Na co zwrócić uwagę, łącząc szeregowo panele fotowoltaiczne?
Podsumowując, łącząc moduły PV szeregowo należy pamiętać o kilku zasadach:
- Sprawdzić kompatybilność paneli (napięcie, prąd, technologia)
- Zachować poprawną polaryzację stringu
- Dobrać przekrój przewodów do natężenia prądu
- Izolować przewody na napięcie stringu, nie pojedynczego panela
- Nie przekraczać dopuszczalnej liczby modułów w stringu
- Uziemić prawidłowo cały układ
Przestrzegając tych wytycznych można bezpiecznie wykonać szeregowe połączenie paneli fotowoltaicznych, co pozwoli na uzyskanie większej mocy prądu stałego z instalacji PV.
Podsumowanie
Szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych jest optymalnym i powszechnie stosowanym rozwiązaniem, pozwalającym na uzyskanie większego napięcia z całej instalacji PV. Kluczowe jest jednak zachowanie prawidłowych zasad dotyczących kompatybilności modułów, ich polaryzacji, mocy oraz parametrów elektrycznych. Przestrzegając wytycznych zawartych w tym artykule, można bezpiecznie zaprojektować i wykonać szeregowe połączenie dowolnej liczby paneli fotowoltaicznych. Pozwoli to na pełne wykorzystanie ich potencjału i uzyskanie maksymalnych oszczędności z instalacji PV.
