Como Painéis Solares Conectados em Série Aumentam a Tensão
Entender como painéis solares conectados em série podem gerar mais voltagem de saída é uma parte importante de qualquer projeto de sistema solar, e compreender alguns princípios básicos ao conectar diferentes painéis solares ajudará a projetar e instalar um sistema fotovoltaico para abastecer sua casa muito mais fácil.
Painéis solares fotovoltaicos são dispositivos semicondutores que recobrem a luz solar (irradiância) em energia elétrica DC, mas são os painéis fotovoltaicos, as células solares individuais, que são responsáveis por converter a luz solar em eletricidade. No entanto, a potência de qualquer tipo de painel fotovoltaico depende muito da intensidade da luz solar que cai sobre sua superfície, bem como de sua orientação, temperatura de operação e carga conectada.
As células solares são feitas de material de silício especialmente tratado e projetadas para absorver o máximo possível de luz solar. Células solares fotovoltaicas são interconectadas eletricamente em conexões em série e paralelo dentro de um painel (módulo) para produzir os valores desejados de tensão e/ou corrente de saída para esse painel. Normalmente, painéis solares fotovoltaicos consistem em 36, 60 ou 72 células solares interconectadas.
A maioria das células solares de silício produz cerca de 0,5 a 0,6 volts DC, que é a principal característica de uma junção pn, quando não há carga externa conectada. Se não houver carga conectada, ou uma demanda de corrente muito baixa, uma célula fotovoltaica gera sua tensão máxima de saída, comumente chamada de tensão de circuito aberto, VOC.
À medida que a demanda de corrente de carga da célula aumenta, é necessária uma luz solar mais forte (dada em watts por metro quadrado, W/m²) para produzir a tensão total de saída. No entanto, existe um limite máximo para a quantidade de corrente que uma célula solar pode gerar, não importa quão brilhante e intensa seja a irradiância da luz.
Enquanto células solares individuais podem ser interligadas dentro de um único painel fotovoltaico, os painéis fotovoltaicos solares podem ser conectados em combinações em série e/ou paralelo para formar um conjunto, aumentando a potência total disponível para uma aplicação solar específica em comparação com um único painel.
Painéis Solares Conectados em Série
Painéis fotovoltaicos são classificados pela potência total de saída, ou watts de pico, WP. Por exemplo, 50 Watts, 100 Watts, 245 Watts, etc., então vários desses painéis conectados podem produzir uma quantidade substancial de energia solar capaz de abastecer uma casa. Então, conectar painéis solares é uma forma simples e eficaz de aumentar suas capacidades de energia solar, mas é importante entender como os painéis solares conectados em série se comportam.
Como Conectar Painéis Solares em Série
Todos os painéis solares fotovoltaicos produzem uma tensão de saída quando expostos à luz solar e podemos aumentar a tensão de saída dos painéis conectando-os em série. Ou seja, conectar painéis solares em série aumenta a tensão do sistema, então dois painéis conectados em série produzem o dobro da tensão em comparação com apenas um painel, mas enquanto as tensões se somam, a amperagem de cada painel permanece a mesma, ou seja, correntes em série não somam.
Quando painéis solares fotovoltaicos são conectados eletricamente em série, o terminal negativo (-) do primeiro painel é conectado ao terminal positivo (+) do próximo (segundo) painel, e o negativo (-) do segundo painel é conectado ao positivo (+) do terceiro painel, e assim por diante até que todos os painéis estejam conectados entre si.
Painéis solares conectados em série são chamados de corda, daí o uso da palavra "String" significa que os painéis estão conectados em série. Note que cadeias em série de painéis fotovoltaicos podem ser conectadas em paralelo para aumentar a corrente total e, portanto, aumentar a potência de saída.
Painéis Solares Conectados em Série do Mesmo Tipo
Aqui, TODOS os painéis solares fotovoltaicos são do mesmo tipo e potência nominal. A tensão total de saída torna-se a soma da tensão de saída de cada painel, mas a corrente da cadeia em série é igual às correntes do painel como mostrado.
Usando os mesmos três painéis fotovoltaicos de 12 volts e 5,0 ampere mostrados acima, podemos ver que, quando estão claramente conectados em uma cadeia em série, a corda combinada produz um total de 36 volts (12 + 12 + 12) a 5,0 ampères, dando uma potência total da corda de 180 watts (volts x amperes), em comparação com os 60 watts de um único painel.
Assim, se a cadeia série consistisse em "n" número de painéis solares fotovoltaicos com exatamente as mesmas características, então a tensão da cadeia em série seria V1 vezes "n" (V*n) volts, com a corrente de saída igual a I1. Assim, a potência total da corda será igual a V*I*n watts.
Agora vamos analisar a conexão de painéis solares em série com diferentes tensões nominais, mas com classificações de corrente idênticas.
Painéis solares conectados em série de diferentes tensões
Nesse método, todos os painéis solares são de diferentes tipos e, portanto, têm classificação de potência, mas possuem uma corrente comum. Quando os painéis são conectados em série, as tensões ainda somam as mesmas de antes, então a corda produz 36 volts DC a 5,0 amperes, produzindo 180 watts. Novamente, a tensão de saída dependerá do número de painéis conectados, mas a amperagem da corda permanece a mesma, a 5,0 amperes.
Note que, embora os fabricantes declarem uma tensão padrão do painel (6, 12, 24, 48 Volts, e assim por diante) que muda muito pouco com a irradiância, a tensão de circuito aberto, VOC (ou seja, a tensão medida quando I = 0) de um painel pode ser até 25% maior que a tensão nominal nominal do painel, resultando em sobretensão excessiva para cadeias grandes.
Então, enquanto nosso exemplo simples tem uma tensão nominal de 36 volts, ela poderia ser potencialmente maior em 45 volts (36*1,25). Então, é esse nível de tensão que precisa ser considerado ao conectar cadeias de série a controladores de carga de bateria, inversores, conversores de tensão ou cargas DC, etc.
Vamos analisar a conexão de painéis solares em série com as mesmas tensões, mas diferentes correntes classificadas.
Painéis Solares Conectados em Série de Diferentes Correntes
Nesse método, todos os painéis solares têm diferentes classificações de corrente, mas possuem a mesma tensão nominal. As tensões individuais dos painéis ainda somarão como antes, mas desta vez a amperagem será limitada ao valor do painel mais baixo da cadeia de série, neste caso 1 ampere. Depois, a linha série produzirá 36 volts apenas a 1,0 amper.
Então, não importa a potência máxima real dos painéis conectados, será o painel fotovoltaico com a menor corrente que decidirá a potência total da cadeia de serie. Por exemplo, nossos três painéis acima têm classificações individuais de potência de:
Assim, a potência total esperada dos três painéis fotovoltaicos chega a 108 watts, mas a potência disponível para a carga conectada é de apenas 36 (36 volts vezes 1 ampere) watts, claramente reduzindo a potência real da cadeia para cerca de 33% do máximo, desperdiçando dinheiro na compra dos painéis solares de maior potência. Conectar painéis solares em séries com diferentes classificações de corrente deve ser usado apenas provisoriamente, porque, como vimos, o painel solar fotovoltaico com a menor corrente nominal é aquele que determina a saída de corrente de todo o conjunto.
Agora vamos analisar a conexão de painéis solares em séries com diferentes potências, pois esse é o cenário mais comum.
Painéis Solares em Séries de Diferentes Potências
Aqui, vamos supor que temos três painéis solares fotovoltaicos de 40 watts, 100 watts e 180 watts, cada um conectados em uma linha em série. Você pode supor que a potência total de PT será de 320 watts (40 + 100 + 180), mas isso não seria o caso. Como conhecemos a tensão nominal nominal de cada painel, podemos usar a Lei de Ohms para determinar a intensidade da corrente de cada painel e encontrar a potência real de saída da cadeia da série.
Classificações de Corrente dos Painéis Solares
Assim, para o Painel 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 amperes
e para o Painel 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 amperes
e Painel 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 amperes
Como já vimos anteriormente, as tensões se somam, então a tensão total de saída, VT, será de 42 volts (6 + 12 + 24). No entanto, a corrente de saída é limitada pelo painel com a menor corrente de saída, que é o painel nº 1 com 6,67 amperes. Depois, a cadeia em série produzirá uma potência máxima de saída de apenas 280 watts (42 x 6,67), o que é 12,5% menor que os 320 watts esperados, portanto a matriz fotovoltaica opera com eficiência de 87,5% em pleno sol.
Conexão de Cordas da Série Final
Resumo dos Painéis Solares Conectados em Série
Vimos aqui painéis solares conectados em série aumentar a tensão de uma corda. Assim, "painéis solares conectados em série são sobre tensão" como VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., portanto fiação em série = mais tensão. Quantos painéis fotovoltaicos você conecta por cadeia de série depende da quantidade de voltagem que você busca ou do número de painéis solares disponíveis, mas você DEVE levar em conta a tensão possível em circuito aberto e o valor de VOC da cadeia o tempo todo ao conectar reguladores e controladores de bateria.
Embora a tensão possa aumentar, a corrente da corda será igual à menor amperagem do painel. Se todos os painéis solares tiverem as mesmas características elétricas, então a corda produzirá 100% da potência disponível ao sol cheio (1000 W/m²). Se os painéis fotovoltaicos conectados em série tiverem potências e classificações diferentes, então a corrente da corda é limitada à menor corrente do painel, reduzindo a eficiência da corda mesmo na irradiância máxima.
Painéis de diferentes tipos, monocristalinos ou policristalinos ou com diferentes valores de watt WP, por exemplo 40 watts junto com 50 watts, não devem ser conectados em série, pois não produziriam a potência esperada de saída de 90 watts (40 + 50), já que o painel inferior controlaria a corda, desperdiçando seu dinheiro com o painel maior de 50 watts.
Painéis fotovoltaicos solares são uma ótima forma de produzir energia elétrica gratuitamente e estão disponíveis em uma faixa de valores de potência, de menos de 10 watts a mais de 200 watts, para atender a muitas aplicações solares. Mas, para alcançar a maior eficiência com sua linha em série, o posicionamento, o ângulo solar e a quantidade de irradiação são tão importantes quanto usar o mesmo modelo de painel solar. Ou seja, estejam conectados em série ou sejam painéis solares conectados paralelamente. Um pouco de pensamento vai te economizar dinheiro.
Para mais informações sobre painéis solares conectados em série, ou para obter mais informações sobre os diferentes tipos de painéis solares disponíveis, ou para explorar as vantagens e desvantagens de usar painéis solares conectados em série para alimentar sua casa, clique aqui para encomendar sua cópia na Amazon hoje mesmo e aprender mais sobre o design, fiação e instalação de painéis solares conectados em série fora da rede para criar sistemas solares fotovoltaicos para sua casa.
Alguns painéis solares de alta qualidade podem te interessar, que podem ser conectados entre si e usados em painéis solares.
Entender como painéis solares conectados em série podem gerar mais voltagem de saída é uma parte importante de qualquer projeto de sistema solar, e compreender alguns princípios básicos ao conectar diferentes painéis solares ajudará a projetar e instalar um sistema fotovoltaico para abastecer sua casa muito mais fácil.
Painéis solares fotovoltaicos são dispositivos semicondutores que recobrem a luz solar (irradiância) em energia elétrica DC, mas são os painéis fotovoltaicos, as células solares individuais, que são responsáveis por converter a luz solar em eletricidade. No entanto, a potência de qualquer tipo de painel fotovoltaico depende muito da intensidade da luz solar que cai sobre sua superfície, bem como de sua orientação, temperatura de operação e carga conectada.
As células solares são feitas de material de silício especialmente tratado e projetadas para absorver o máximo possível de luz solar. Células solares fotovoltaicas são interconectadas eletricamente em conexões em série e paralelo dentro de um painel (módulo) para produzir os valores desejados de tensão e/ou corrente de saída para esse painel. Normalmente, painéis solares fotovoltaicos consistem em 36, 60 ou 72 células solares interconectadas.
A maioria das células solares de silício produz cerca de 0,5 a 0,6 volts DC, que é a principal característica de uma junção pn, quando não há carga externa conectada. Se não houver carga conectada, ou uma demanda de corrente muito baixa, uma célula fotovoltaica gera sua tensão máxima de saída, comumente chamada de tensão de circuito aberto, VOC.
À medida que a demanda de corrente de carga da célula aumenta, é necessária uma luz solar mais forte (dada em watts por metro quadrado, W/m²) para produzir a tensão total de saída. No entanto, existe um limite máximo para a quantidade de corrente que uma célula solar pode gerar, não importa quão brilhante e intensa seja a irradiância da luz.
Enquanto células solares individuais podem ser interligadas dentro de um único painel fotovoltaico, os painéis fotovoltaicos solares podem ser conectados em combinações em série e/ou paralelo para formar um conjunto, aumentando a potência total disponível para uma aplicação solar específica em comparação com um único painel.
Painéis Solares Conectados em Série
Painéis fotovoltaicos são classificados pela potência total de saída, ou watts de pico, WP. Por exemplo, 50 Watts, 100 Watts, 245 Watts, etc., então vários desses painéis conectados podem produzir uma quantidade substancial de energia solar capaz de abastecer uma casa. Então, conectar painéis solares é uma forma simples e eficaz de aumentar suas capacidades de energia solar, mas é importante entender como os painéis solares conectados em série se comportam.
Como Conectar Painéis Solares em Série
Todos os painéis solares fotovoltaicos produzem uma tensão de saída quando expostos à luz solar e podemos aumentar a tensão de saída dos painéis conectando-os em série. Ou seja, conectar painéis solares em série aumenta a tensão do sistema, então dois painéis conectados em série produzem o dobro da tensão em comparação com apenas um painel, mas enquanto as tensões se somam, a amperagem de cada painel permanece a mesma, ou seja, correntes em série não somam.
Quando painéis solares fotovoltaicos são conectados eletricamente em série, o terminal negativo (-) do primeiro painel é conectado ao terminal positivo (+) do próximo (segundo) painel, e o negativo (-) do segundo painel é conectado ao positivo (+) do terceiro painel, e assim por diante até que todos os painéis estejam conectados entre si.
Painéis solares conectados em série são chamados de corda, daí o uso da palavra "String" significa que os painéis estão conectados em série. Note que cadeias em série de painéis fotovoltaicos podem ser conectadas em paralelo para aumentar a corrente total e, portanto, aumentar a potência de saída.
Painéis Solares Conectados em Série do Mesmo Tipo
Aqui, TODOS os painéis solares fotovoltaicos são do mesmo tipo e potência nominal. A tensão total de saída torna-se a soma da tensão de saída de cada painel, mas a corrente da cadeia em série é igual às correntes do painel como mostrado.
Usando os mesmos três painéis fotovoltaicos de 12 volts e 5,0 ampere mostrados acima, podemos ver que, quando estão claramente conectados em uma cadeia em série, a corda combinada produz um total de 36 volts (12 + 12 + 12) a 5,0 ampères, dando uma potência total da corda de 180 watts (volts x amperes), em comparação com os 60 watts de um único painel.
Assim, se a cadeia série consistisse em "n" número de painéis solares fotovoltaicos com exatamente as mesmas características, então a tensão da cadeia em série seria V1 vezes "n" (V*n) volts, com a corrente de saída igual a I1. Assim, a potência total da corda será igual a V*I*n watts.
Agora vamos analisar a conexão de painéis solares em série com diferentes tensões nominais, mas com classificações de corrente idênticas.
Painéis solares conectados em série de diferentes tensões
Nesse método, todos os painéis solares são de diferentes tipos e, portanto, têm classificação de potência, mas possuem uma corrente comum. Quando os painéis são conectados em série, as tensões ainda somam as mesmas de antes, então a corda produz 36 volts DC a 5,0 amperes, produzindo 180 watts. Novamente, a tensão de saída dependerá do número de painéis conectados, mas a amperagem da corda permanece a mesma, a 5,0 amperes.
Note que, embora os fabricantes declarem uma tensão padrão do painel (6, 12, 24, 48 Volts, e assim por diante) que muda muito pouco com a irradiância, a tensão de circuito aberto, VOC (ou seja, a tensão medida quando I = 0) de um painel pode ser até 25% maior que a tensão nominal nominal do painel, resultando em sobretensão excessiva para cadeias grandes.
Então, enquanto nosso exemplo simples tem uma tensão nominal de 36 volts, ela poderia ser potencialmente maior em 45 volts (36*1,25). Então, é esse nível de tensão que precisa ser considerado ao conectar cadeias de série a controladores de carga de bateria, inversores, conversores de tensão ou cargas DC, etc.
Vamos analisar a conexão de painéis solares em série com as mesmas tensões, mas diferentes correntes classificadas.
Painéis Solares Conectados em Série de Diferentes Correntes
Nesse método, todos os painéis solares têm diferentes classificações de corrente, mas possuem a mesma tensão nominal. As tensões individuais dos painéis ainda somarão como antes, mas desta vez a amperagem será limitada ao valor do painel mais baixo da cadeia de série, neste caso 1 ampere. Depois, a linha série produzirá 36 volts apenas a 1,0 amper.
Então, não importa a potência máxima real dos painéis conectados, será o painel fotovoltaico com a menor corrente que decidirá a potência total da cadeia de serie. Por exemplo, nossos três painéis acima têm classificações individuais de potência de:
Assim, a potência total esperada dos três painéis fotovoltaicos chega a 108 watts, mas a potência disponível para a carga conectada é de apenas 36 (36 volts vezes 1 ampere) watts, claramente reduzindo a potência real da cadeia para cerca de 33% do máximo, desperdiçando dinheiro na compra dos painéis solares de maior potência. Conectar painéis solares em séries com diferentes classificações de corrente deve ser usado apenas provisoriamente, porque, como vimos, o painel solar fotovoltaico com a menor corrente nominal é aquele que determina a saída de corrente de todo o conjunto.
Agora vamos analisar a conexão de painéis solares em séries com diferentes potências, pois esse é o cenário mais comum.
Painéis Solares em Séries de Diferentes Potências
Aqui, vamos supor que temos três painéis solares fotovoltaicos de 40 watts, 100 watts e 180 watts, cada um conectados em uma linha em série. Você pode supor que a potência total de PT será de 320 watts (40 + 100 + 180), mas isso não seria o caso. Como conhecemos a tensão nominal nominal de cada painel, podemos usar a Lei de Ohms para determinar a intensidade da corrente de cada painel e encontrar a potência real de saída da cadeia da série.
Classificações de Corrente dos Painéis Solares
Assim, para o Painel 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 amperes
e para o Painel 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 amperes
e Painel 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 amperes
Como já vimos anteriormente, as tensões se somam, então a tensão total de saída, VT, será de 42 volts (6 + 12 + 24). No entanto, a corrente de saída é limitada pelo painel com a menor corrente de saída, que é o painel nº 1 com 6,67 amperes. Depois, a cadeia em série produzirá uma potência máxima de saída de apenas 280 watts (42 x 6,67), o que é 12,5% menor que os 320 watts esperados, portanto a matriz fotovoltaica opera com eficiência de 87,5% em pleno sol.
Conexão de Cordas da Série Final
Resumo dos Painéis Solares Conectados em Série
Vimos aqui painéis solares conectados em série aumentar a tensão de uma corda. Assim, "painéis solares conectados em série são sobre tensão" como VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., portanto fiação em série = mais tensão. Quantos painéis fotovoltaicos você conecta por cadeia de série depende da quantidade de voltagem que você busca ou do número de painéis solares disponíveis, mas você DEVE levar em conta a tensão possível em circuito aberto e o valor de VOC da cadeia o tempo todo ao conectar reguladores e controladores de bateria.
Embora a tensão possa aumentar, a corrente da corda será igual à menor amperagem do painel. Se todos os painéis solares tiverem as mesmas características elétricas, então a corda produzirá 100% da potência disponível ao sol cheio (1000 W/m²). Se os painéis fotovoltaicos conectados em série tiverem potências e classificações diferentes, então a corrente da corda é limitada à menor corrente do painel, reduzindo a eficiência da corda mesmo na irradiância máxima.
Painéis de diferentes tipos, monocristalinos ou policristalinos ou com diferentes valores de watt WP, por exemplo 40 watts junto com 50 watts, não devem ser conectados em série, pois não produziriam a potência esperada de saída de 90 watts (40 + 50), já que o painel inferior controlaria a corda, desperdiçando seu dinheiro com o painel maior de 50 watts.
Painéis fotovoltaicos solares são uma ótima forma de produzir energia elétrica gratuitamente e estão disponíveis em uma faixa de valores de potência, de menos de 10 watts a mais de 200 watts, para atender a muitas aplicações solares. Mas, para alcançar a maior eficiência com sua linha em série, o posicionamento, o ângulo solar e a quantidade de irradiação são tão importantes quanto usar o mesmo modelo de painel solar. Ou seja, estejam conectados em série ou sejam painéis solares conectados paralelamente. Um pouco de pensamento vai te economizar dinheiro.
Para mais informações sobre painéis solares conectados em série, ou para obter mais informações sobre os diferentes tipos de painéis solares disponíveis, ou para explorar as vantagens e desvantagens de usar painéis solares conectados em série para alimentar sua casa, clique aqui para encomendar sua cópia na Amazon hoje mesmo e aprender mais sobre o design, fiação e instalação de painéis solares conectados em série fora da rede para criar sistemas solares fotovoltaicos para sua casa.
Alguns painéis solares de alta qualidade podem te interessar, que podem ser conectados entre si e usados em painéis solares.