Como os painéis solares conectados em série aumentam a tensão
Entender como os painéis solares conectados em série podem produzir mais tensão de saída é uma parte importante de qualquer projeto de sistema solar e entender alguns princípios básicos ao conectar diferentes painéis solares ajudará a projetar e instalar um sistema fotovoltaico para alimentar sua casa com muito mais facilidade.
Os painéis solares fotovoltaicos são dispositivos semicondutores que convertem a luz solar (irradiância) em energia elétrica CC, mas são as células solares individuais dos painéis fotovoltaicos que são responsáveis por converter a luz solar em eletricidade. No entanto, a potência de saída de qualquer tipo de painel fotovoltaico depende muito da intensidade da luz solar que incide sobre sua superfície, bem como de sua orientação, temperatura operacional e carga conectada.
As células solares são feitas de material de silício especialmente tratado e projetadas para absorver o máximo de luz solar possível. As células solares fotovoltaicas são interconectadas eletricamente em conexões em série e paralelas dentro de um painel (módulo) para produzir os valores desejados de tensão e/ou corrente de saída para esse painel. Normalmente, os 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, a luz solar mais brilhante (dada em watts por metro quadrado, W / m2) é necessária para produzir a tensão de saída total. No entanto, há 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 as células solares individuais podem ser interconectadas em um único painel fotovoltaico, os painéis solares fotovoltaicos podem ser conectados em série e/ou combinações paralelas para formar uma matriz aumentando a potência total disponível para uma aplicação solar específica em comparação com um único painel.
Painéis solares conectados em série
Os painéis fotovoltaicos são classificados por sua potência total, ou watts de pico, WP. Por exemplo, 50 Watts, 100 Watts, 245 Watts, etc., então vários desses painéis conectados juntos podem produzir uma quantidade substancial de energia solar capaz de alimentar uma casa. Então, conectar painéis solares é uma maneira 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 saída de tensão dos painéis conectando-os em série. Ou seja, conectar painéis solares em série aumenta a tensão do sistema, de modo que dois painéis conectados em série produzirão o dobro da tensão em comparação com apenas um painel, mas enquanto as tensões aumentam, a amperagem de cada painel permanece a mesma, ou seja, as correntes em série não se somam.
Quando os 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 juntos.
Os painéis solares conectados em série são chamados de string, daí o uso da palavra "corda" significa que os painéis estão conectados em série. Observe que as sequências em série de painéis fotovoltaicos podem ser conectadas em paralelo para aumentar a corrente total e, portanto, mais potência.
Painéis solares conectados em série do mesmo tipo
Aqui, TODOS os painéis solares fotovoltaicos são do mesmo tipo e potência. A saída de tensão total torna-se a soma da saída de tensão de cada painel, mas a corrente da string em série é igual às correntes do painel, conforme mostrado.
Usando os mesmos três painéis fotovoltaicos de 12 volts e 5,0 amperes mostrados acima, podemos ver que quando eles estão claramente conectados em uma string em série, a string combinada produz um total de 36 volts (12 + 12 + 12) a 5,0 amperes, dando uma potência total da string de 180 watts (volts x amperes), em comparação com os 60 watts de um único painel.
Assim, se a string em série consistisse em "n" número de painéis solares fotovoltaicos com exatamente as mesmas características, então a tensão da string em série seria V1 vezes "n" (V*n) volts com a corrente de saída sendo igual a I1. Assim, a potência total de saída da corda será igual a V * I * n watts.
Agora vamos ver 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
Neste método, todos os painéis solares são de diferentes tipos e, portanto, de potência, mas têm uma classificação de corrente comum. Quando os painéis são conectados em série, as tensões ainda adicionam o mesmo que antes, de modo que a string 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 string permanece a mesma em 5,0 amperes.
Observe que, embora os fabricantes indiquem 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 (que é a tensão medida quando I = 0) de um painel, no entanto, pode ser até 25% maior do que a classificação de tensão nominal dos painéis, resultando em sobretensão excessiva para strings grandes.
Então, embora nosso exemplo simples tenha uma tensão nominal de 36 volts, ela poderia ser maior em 45 volts (36 * 1,25). Então é esse nível de tensão que precisa ser levado em consideração ao conectar strings em série a controladores de carga de bateria, inversores, conversores de tensão ou cargas CC, etc.
Vejamos a conexão de painéis solares em série com as mesmas tensões, mas diferentes classificações de corrente.
Painéis solares conectados em série de diferentes correntes
Neste método, todos os painéis solares têm diferentes classificações de corrente, mas têm a mesma tensão nominal. As tensões individuais do painel ainda serão somadas como antes, mas desta vez a amperagem será limitada ao valor do painel mais baixo da cadeia de caracteres da série, neste caso 1 ampère. Em seguida, a string da série produzirá 36 volts a apenas 1,0 amperes.
Então, não importa a potência máxima real dos painéis conectados, será o painel fotovoltaico com a menor classificação de corrente que decidirá a potência total de saída da sequência da série. Por exemplo, nossos três painéis acima têm classificações de potência individuais de:
Portanto, 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 ampère) watts, reduzindo claramente a potência real das cordas para cerca de 33% do máximo, desperdiçando dinheiro na compra dos painéis solares de maior potência. A conexão de painéis solares em série com diferentes classificações de corrente deve ser usada 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 painel.
Agora vamos ver a conexão de painéis solares em série com diferentes classificações de potência, 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 conectado em uma sequência em série. Você pode supor que a potência total, PT será de 320 watts (40 + 100 + 180), mas esse não seria o caso. Como sabemos a classificação de tensão nominal de cada painel, podemos usar a Lei de Ohms para determinar a intensidade da corrente de cada painel e encontrar a verdadeira classificação de potência de saída da string em série.
Classificações atuais do painel solar
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 vimos anteriormente, as tensões se somam para que a tensão total de saída, VT seja de 42 volts (6 + 12 + 24). No entanto, a corrente de saída é limitada pelo painel com a saída de corrente mais baixa, que é o painel nº 1 a 6,67 amperes. Em seguida, a sequência de séries produzirá uma potência máxima de saída de apenas 280 watts (42 x 6,67), que é 12,5% menor do que os 320 watts esperados, portanto, a matriz fotovoltaica está operando apenas com 87,5% de eficiência em pleno sol.
Conexão de corda da série final
Resumo dos painéis solares conectados em série
Vimos aqui que os painéis solares conectados em série aumentam a tensão das cordas. 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 string em série depende da quantidade de voltagem que você está buscando ou do número de painéis solares disponíveis, mas você DEVE levar em consideração a tensão de circuito aberto possível das strings, valor de VOC em todos os momentos ao conectar a reguladores e controladores de bateria.
Embora a tensão possa aumentar, a corrente da string será igual à amperagem mais baixa do painel. Se todos os painéis solares tiverem as mesmas características elétricas, a cadeia produzirá 100% da energia disponível em pleno sol (1000 W/m2). Se os painéis fotovoltaicos conectados em série forem de diferentes potências e classificações, a corrente da string será limitada à corrente mais baixa do painel, reduzindo a eficiência da string mesmo na irradiância máxima.
Painéis de diferentes tipos, monocristalinos ou policristalinos ou com diferentes valores de potência WP, por exemplo, 40 watts junto com 50 watts não devem ser conectados em série, pois não produziriam a potência de saída esperada de 90 watts (40 + 50), pois o painel inferior controlaria a string, desperdiçando assim seu dinheiro no painel maior de 50 watts.
Os painéis solares fotovoltaicos são uma ótima maneira 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 obter a maior eficiência de sua sequência de séries, o posicionamento, o ângulo do sol e a quantidade de irradinace são tão importantes quanto usar o mesmo modelo de painel solar. Ou seja, se eles estão conectados em série ou são painéis solares conectados em paralelo. Um pouco de reflexão vai economizar dinheiro.
Para obter 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 solicitar sua cópia da Amazon hoje e saber mais sobre como projetar, conectar e instalar painéis solares conectados em série fora da rede para criar sistemas elétricos solares fotovoltaicos para sua casa.
Alguns painéis solares de alta qualidade que você pode estar interessado que podem ser conectados entre si e usados em painéis solares.
Entender como os painéis solares conectados em série podem produzir mais tensão de saída é uma parte importante de qualquer projeto de sistema solar e entender alguns princípios básicos ao conectar diferentes painéis solares ajudará a projetar e instalar um sistema fotovoltaico para alimentar sua casa com muito mais facilidade.
Os painéis solares fotovoltaicos são dispositivos semicondutores que convertem a luz solar (irradiância) em energia elétrica CC, mas são as células solares individuais dos painéis fotovoltaicos que são responsáveis por converter a luz solar em eletricidade. No entanto, a potência de saída de qualquer tipo de painel fotovoltaico depende muito da intensidade da luz solar que incide sobre sua superfície, bem como de sua orientação, temperatura operacional e carga conectada.
As células solares são feitas de material de silício especialmente tratado e projetadas para absorver o máximo de luz solar possível. As células solares fotovoltaicas são interconectadas eletricamente em conexões em série e paralelas dentro de um painel (módulo) para produzir os valores desejados de tensão e/ou corrente de saída para esse painel. Normalmente, os 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, a luz solar mais brilhante (dada em watts por metro quadrado, W / m2) é necessária para produzir a tensão de saída total. No entanto, há 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 as células solares individuais podem ser interconectadas em um único painel fotovoltaico, os painéis solares fotovoltaicos podem ser conectados em série e/ou combinações paralelas para formar uma matriz aumentando a potência total disponível para uma aplicação solar específica em comparação com um único painel.
Painéis solares conectados em série
Os painéis fotovoltaicos são classificados por sua potência total, ou watts de pico, WP. Por exemplo, 50 Watts, 100 Watts, 245 Watts, etc., então vários desses painéis conectados juntos podem produzir uma quantidade substancial de energia solar capaz de alimentar uma casa. Então, conectar painéis solares é uma maneira 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 saída de tensão dos painéis conectando-os em série. Ou seja, conectar painéis solares em série aumenta a tensão do sistema, de modo que dois painéis conectados em série produzirão o dobro da tensão em comparação com apenas um painel, mas enquanto as tensões aumentam, a amperagem de cada painel permanece a mesma, ou seja, as correntes em série não se somam.
Quando os 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 juntos.
Os painéis solares conectados em série são chamados de string, daí o uso da palavra "corda" significa que os painéis estão conectados em série. Observe que as sequências em série de painéis fotovoltaicos podem ser conectadas em paralelo para aumentar a corrente total e, portanto, mais potência.
Painéis solares conectados em série do mesmo tipo
Aqui, TODOS os painéis solares fotovoltaicos são do mesmo tipo e potência. A saída de tensão total torna-se a soma da saída de tensão de cada painel, mas a corrente da string em série é igual às correntes do painel, conforme mostrado.
Usando os mesmos três painéis fotovoltaicos de 12 volts e 5,0 amperes mostrados acima, podemos ver que quando eles estão claramente conectados em uma string em série, a string combinada produz um total de 36 volts (12 + 12 + 12) a 5,0 amperes, dando uma potência total da string de 180 watts (volts x amperes), em comparação com os 60 watts de um único painel.
Assim, se a string em série consistisse em "n" número de painéis solares fotovoltaicos com exatamente as mesmas características, então a tensão da string em série seria V1 vezes "n" (V*n) volts com a corrente de saída sendo igual a I1. Assim, a potência total de saída da corda será igual a V * I * n watts.
Agora vamos ver 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
Neste método, todos os painéis solares são de diferentes tipos e, portanto, de potência, mas têm uma classificação de corrente comum. Quando os painéis são conectados em série, as tensões ainda adicionam o mesmo que antes, de modo que a string 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 string permanece a mesma em 5,0 amperes.
Observe que, embora os fabricantes indiquem 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 (que é a tensão medida quando I = 0) de um painel, no entanto, pode ser até 25% maior do que a classificação de tensão nominal dos painéis, resultando em sobretensão excessiva para strings grandes.
Então, embora nosso exemplo simples tenha uma tensão nominal de 36 volts, ela poderia ser maior em 45 volts (36 * 1,25). Então é esse nível de tensão que precisa ser levado em consideração ao conectar strings em série a controladores de carga de bateria, inversores, conversores de tensão ou cargas CC, etc.
Vejamos a conexão de painéis solares em série com as mesmas tensões, mas diferentes classificações de corrente.
Painéis solares conectados em série de diferentes correntes
Neste método, todos os painéis solares têm diferentes classificações de corrente, mas têm a mesma tensão nominal. As tensões individuais do painel ainda serão somadas como antes, mas desta vez a amperagem será limitada ao valor do painel mais baixo da cadeia de caracteres da série, neste caso 1 ampère. Em seguida, a string da série produzirá 36 volts a apenas 1,0 amperes.
Então, não importa a potência máxima real dos painéis conectados, será o painel fotovoltaico com a menor classificação de corrente que decidirá a potência total de saída da sequência da série. Por exemplo, nossos três painéis acima têm classificações de potência individuais de:
Portanto, 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 ampère) watts, reduzindo claramente a potência real das cordas para cerca de 33% do máximo, desperdiçando dinheiro na compra dos painéis solares de maior potência. A conexão de painéis solares em série com diferentes classificações de corrente deve ser usada 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 painel.
Agora vamos ver a conexão de painéis solares em série com diferentes classificações de potência, 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 conectado em uma sequência em série. Você pode supor que a potência total, PT será de 320 watts (40 + 100 + 180), mas esse não seria o caso. Como sabemos a classificação de tensão nominal de cada painel, podemos usar a Lei de Ohms para determinar a intensidade da corrente de cada painel e encontrar a verdadeira classificação de potência de saída da string em série.
Classificações atuais do painel solar
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 vimos anteriormente, as tensões se somam para que a tensão total de saída, VT seja de 42 volts (6 + 12 + 24). No entanto, a corrente de saída é limitada pelo painel com a saída de corrente mais baixa, que é o painel nº 1 a 6,67 amperes. Em seguida, a sequência de séries produzirá uma potência máxima de saída de apenas 280 watts (42 x 6,67), que é 12,5% menor do que os 320 watts esperados, portanto, a matriz fotovoltaica está operando apenas com 87,5% de eficiência em pleno sol.
Conexão de corda da série final
Resumo dos painéis solares conectados em série
Vimos aqui que os painéis solares conectados em série aumentam a tensão das cordas. 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 string em série depende da quantidade de voltagem que você está buscando ou do número de painéis solares disponíveis, mas você DEVE levar em consideração a tensão de circuito aberto possível das strings, valor de VOC em todos os momentos ao conectar a reguladores e controladores de bateria.
Embora a tensão possa aumentar, a corrente da string será igual à amperagem mais baixa do painel. Se todos os painéis solares tiverem as mesmas características elétricas, a cadeia produzirá 100% da energia disponível em pleno sol (1000 W/m2). Se os painéis fotovoltaicos conectados em série forem de diferentes potências e classificações, a corrente da string será limitada à corrente mais baixa do painel, reduzindo a eficiência da string mesmo na irradiância máxima.
Painéis de diferentes tipos, monocristalinos ou policristalinos ou com diferentes valores de potência WP, por exemplo, 40 watts junto com 50 watts não devem ser conectados em série, pois não produziriam a potência de saída esperada de 90 watts (40 + 50), pois o painel inferior controlaria a string, desperdiçando assim seu dinheiro no painel maior de 50 watts.
Os painéis solares fotovoltaicos são uma ótima maneira 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 obter a maior eficiência de sua sequência de séries, o posicionamento, o ângulo do sol e a quantidade de irradinace são tão importantes quanto usar o mesmo modelo de painel solar. Ou seja, se eles estão conectados em série ou são painéis solares conectados em paralelo. Um pouco de reflexão vai economizar dinheiro.
Para obter 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 solicitar sua cópia da Amazon hoje e saber mais sobre como projetar, conectar e instalar painéis solares conectados em série fora da rede para criar sistemas elétricos solares fotovoltaicos para sua casa.
Alguns painéis solares de alta qualidade que você pode estar interessado que podem ser conectados entre si e usados em painéis solares.