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.
