Exploatarea energiei solare a cunoscut o ascensiune remarcabila in ultimii ani, determinata de avantajele financiare, dar si de amprenta ecologica redusa si de durabilitatea sa. Panourile fotovoltaice, elementele centrale ale sistemelor solare, convertesc lumina soarelui in electricitate. Instalarea acestor echipamente este incurajata la nivel global.
Montajul nu este, insa, un proces simplu, ci prezinta o complexitate vasta. Ulterior instalarii, panourile necesita o conexiune intre ele si cu restul sistemului, conexiune care se realizeaza prin intermediul cablurilor si conectorilor. Schema de conectare a panourilor fotovoltaice joaca un rol esential in design si influenteaza semnificativ performanta si eficienta generala a sistemului.
In acest articol, vom prezenta conceptul de schema de conectare a panourilor fotovoltaice, tipurile de scheme si principiile fundamentale ale conectarii in serie si paralel, precum si combinatiile dintre acestea. De asemenea, vom vorbi si despre criteriile de selectie a tipului de conectare de panouri fotovoltaice, in serie sau paralel.
1. Legarea panourilor fotovoltaice – ce inseamna si tipuri de legare a panourilor
Panourile fotovoltaice sunt dispozitive care transforma energia solara in energie electrica. Ele sunt compuse din celule solare care genereaza curent electric atunci cand sunt expuse la lumina. Pentru a obtine o putere electrica suficient de mare pentru a alimenta diverse echipamente sau pentru a se conecta la reteaua electrica, panourile fotovoltaice sunt adesea interconectate intr-o anumita configuratie.
Aceste configuratii se bazeaza pe doua tipuri principale de legare: in serie si in paralel. Intelegerea acestor metode de interconectare este esentiala pentru proiectarea eficienta a sistemelor fotovoltaice. In continuare, iti vom prezenta pe scurt ce inseamna legarea panourilor fotovoltaice in paralel si schema de legare a panourilor fotovoltaice in serie.
Legare panouri fotovoltaice in serie sau paralel
Legarea in serie a panourilor fotovoltaice implica conectarea terminalului pozitiv al unui panou la terminalul negativ al urmatorului panou. Aceasta configuratie este similara cu modul in care sunt legate bateriile in serie, pentru a creste tensiunea totala a sistemului.
Intr-un circuit in serie, tensiunile individuale ale panourilor se aduna, in timp ce curentul ramane constant. De exemplu, daca avem trei panouri fotovoltaice, fiecare cu o tensiune de iesire de 30V si un curent de 5A, tensiunea totala a sistemului va fi de 90V, iar curentul va fi de 5A.
Aceasta metoda de legare este folosita in special atunci cand se doreste obtinerea unei tensiuni mai mari, necesare pentru a se potrivi cu specificatiile unui invertor sau pentru a depasi tensiunea de pornire a acestuia. Afla mai multe despre ce este un invertor solar si cum functioneaza. Sistemele de panouri fotovoltaice legate in serie sunt adesea intalnite in aplicatiile rezidentiale si comerciale.
Schema de legare a panourilor fotovoltaice in paralel presupune conectarea tuturor terminalelor pozitive ale panourilor la un singur punct comun si a tuturor terminalelor negative la un alt punct comun.
In aceasta configuratie, tensiunile individuale ale panourilor raman aceleasi, dar curentii se aduna. De exemplu, daca avem trei panouri fotovoltaice, fiecare cu o tensiune de iesire de 30V si un curent de 5A, tensiunea totala a sistemului va fi de 30V, iar curentul total va fi de 15A.
Aceasta metoda este utilizata atunci cand este necesara obtinerea unui curent mai mare pentru a alimenta dispozitive care functioneaza la o tensiune constanta. Sistemele de panouri fotovoltaice legate in paralel sunt deosebit de utile in aplicatiile unde este esentiala stabilitatea tensiunii, cum ar fi in alimentarea echipamentelor sensibile la variatii de tensiune.
Asadar, exista doua alternative de scheme de legare a panourilor solare, fiecare cu specificatiile sale. In mod evident, aceste particularitati influenteaza avantajele si dezavantajele pe care le presupun ambele tipuri de conectare a panourilor fotovoltaice. Totodata, legaturile panourilor fotovoltaice sunt recomandate in mod distinct, in functie de aplicatie.
In cele ce urmeaza, vom prezenta pe larg avantajele si dezavantajele pe care le presupune fiecare schema de conectare a panourilor fotovoltaice la retea. De asemenea, vom detalia cum se leaga panourile fotovoltaice in diverse contexte si cum se aleg panourile, in functie de tipul de conectare a lor.
2. Conectarea panourilor fotovoltaice in serie sau paralel – avantaje si dezavantaje ale configuratiilor
Conectarea panourilor fotovoltaice poate fi facuta, asadar, in doua moduri. Ambele vin cu avantaje si dezavantaje specifice. Conectarea panourilor solare trebuie sa garanteze eficienta si siguranta, insa care varianta este cea mai potrivita?
Conectarea panourilor fotovoltaice in serie – avantaje si dezavantaje
Avantaje
- Tensiune ridicata – la legarea in serie, panourile fotovoltaice sunt conectate terminal pozitiv la terminal negativ, crescand tensiunea totala a sistemului. Aceasta configuratie este benefica in reducerea pierderilor de energie pe distante lungi datorita tensiunii ridicate. De asemenea, multe invertoare necesita o tensiune minima pentru a functiona eficient, iar legarea in serie ajuta la atingerea acestei cerinte fara a necesita un numar mare de panouri.
- Compatibilitate cu invertoarele – multe invertoare necesita o tensiune minima pentru a functiona eficient. Conectarea in serie ajuta la atingerea acestor cerinte fara a necesita un numar excesiv de panouri.
- Simplificarea cablajului – intr-un sistem legat in serie, este nevoie de mai putine conexiuni si cabluri, ceea ce poate sa conduca la reducerea costurilor de instalare si chiar la simplificarea managementului sistemului.
Dezavantaje
- Impactul umbrelor – daca un panou dintr-un sir este umbrit sau prezinta defectiuni, intregul sir poate fi afectat, reducand semnificativ performanta sistemului. Aceasta se datoreaza faptului ca intr-un circuit in serie, curentul este limitat de cel mai slab panou.
- Flexibilitate redusa – sistemele legate in serie sunt mai putin flexibile in adaptarea la variatii de tensiune si curent, ceea ce poate fi o problema in conditii de functionare variabile.
- Intretinere complexa – identificarea si repararea defectelor pot fi mai complicate intr-un sistem legat in serie, deoarece fiecare panou trebuie verificat individual.
Legarea panourilor fotovoltaice in paralel – avantaje si dezavantaje
Avantaje
- Curent crescut – conectarea panourilor solare in paralel creste curentul total al sistemului, mentinand tensiunea constanta. Acest lucru este ideal pentru aplicatii care necesita un curent mare la o tensiune fixa, precum alimentarea directa a echipamentelor electrice sensibile.
- Impact redus al umbrelor – intr-un sistem legat in paralel, umbrirea sau defectarea unui singur panou are un impact mai redus asupra performantelor generale, deoarece fiecare panou functioneaza in mod independent de celelalte.
- Flexibilitate sporita – sistemele legate in paralel sunt mai flexibile in adaptarea la diferite conditii de functionare, permitand adaugarea sau eliminarea de panouri fara a afecta semnificativ performanta generala.
Dezavantaje
- Cablaj complex – conectarea in paralel necesita mai multe cabluri si conexiuni, ceea ce poate creste costurile de instalare si poate complica managementul sistemului.
- Tensiune limitata – intr-un sistem legat in paralel, tensiunea ramane la nivelul individual al panourilor, ceea ce poate fi insuficient pentru a atinge cerintele de tensiune ale unor invertoare fara a adauga componente suplimentare.
- Incalzire si eficienta – curentul crescut poate duce la incalzirea cablurilor si la pierderi de energie, reducand eficienta generala a sistemului.
Legarea in serie – aplicatii practice si criterii de selectie
Legarea in serie are cateva aplicatii practice clare, pe care le vom detalia mai mult in continuare. Deocamdata, trebuie subliniat ca exista doua mari tipuri de situatii in care se merge pe aceasta varianta, astfel:
- Sisteme rezidentiale de dimensiuni mici si medii – in aceste sisteme, conectarea panourilor fotovoltaice la invertor in serie este des utilizata pentru a obtine o tensiune suficient de mare, necesara pentru a se conforma specificatiilor invertoarelor. Aceasta tensiune ridicata reduce pierderile de energie pe traseul catre invertor.
- Sisteme comerciale – in aplicatiile comerciale, unde este nevoie de o tensiune ridicata pentru a alimenta echipamente de mare putere sau pentru a injecta energie in reteaua publica, legarea in serie este preferata pentru a atinge cerintele tehnice ale invertoarelor comerciale.
Criteriile principale de selectie a legarii in serie sunt urmatoarele:
- Tensiunea sistemului – unul dintre principalele criterii pentru alegerea legarii in serie este necesitatea unei tensiuni ridicate. Daca invertorul necesita o tensiune minima pentru a functiona eficient, legarea in serie este solutia potrivita.
- Distanta fata de invertor – pentru sisteme in care panourile sunt amplasate la distanta mare de invertor, legarea in serie ajuta la reducerea pierderilor de energie datorate rezistentei cablurilor.
- Conditii uniforme de iluminare – legarea in serie este mai eficienta in situatii in care toate panourile primesc o cantitate uniforma de lumina solara. Umbra pe un singur panou poate reduce performanta intregului sir.
Legarea in paralel – aplicatii practice si criterii de selectie
Si conectarea panourilor solare in paralel are caracteristici care o fac potrivita in diverse contexte, iar principalele categorii de aplicatii sunt:
- Sisteme off-grid – in aplicatiile off-grid, unde sistemele fotovoltaice alimenteaza direct dispozitivele sau incarca baterii, legarea in paralel este frecvent utilizata pentru a mentine tensiunea la un nivel constant si a creste curentul disponibil.
- Sisteme cu conditii variabile de iluminare – in cazurile in care panourile pot fi umbrite partial sau cand un panou ar putea avea performante diferite fata de celelalte, legarea in paralel asigura ca fiecare panou contribuie in mod independent la curentul total, minimizand impactul umbrelor asupra performantei sistemului.
Iata care sunt criteriile in baza carora se alege montarea sistemelor de panouri fotovoltaice in paralel:
- Stabilitatea tensiunii – daca aplicatia necesita o tensiune stabila si constanta, legarea in paralel este alegerea potrivita. Acest lucru este important pentru alimentarea echipamentelor sensibile la variatii de tensiune.
- Flexibilitatea sistemului – legarea in paralel ofera o flexibilitate mai mare in adaugarea sau eliminarea de panouri fara a afecta semnificativ performanta generala a sistemului. Aceasta este utila in proiectele care pot evolua in timp, permitand extinderea capacitatii sistemului fara modificari majore.
- Minimizarea impactului umbrelor – in situatii unde umbrele sunt inevitabile, legarea in paralel minimizeaza efectele negative asupra performantelor sistemului, permitand fiecarui panou sa functioneze independent.
Exemple practice de conectare a panourilor fotovoltaice in serie si in paralel
Ferme solare mari
In cazul fermelor solare de dimensiuni mari, legarea in serie este preferata deseori in fata celei in paralel, datorita nevoii de a transporta energie pe distante lungi pana la punctul de conectare la retea. Tensiunea inalta reduce pierderile de energie in cabluri, ceea ce este esential pentru eficienta economica a unor astfel de instalatii.
Sisteme de back-up pentru locuinte
Pentru sistemele de back-up destinate locuintelor, care apeleaza la baterii pentru stocarea energiei, legarea in paralel poate fi clar mai avantajoasa. Aceasta asigura un curent suficient pentru incarcarea eficienta a bateriilor si permite adaugarea usoara de noi panouri pe masura ce cerintele de energie cresc.
Alimentarea echipamentelor agricole
In mediul agricol, echipamentele utilizate necesita o alimentare constanta si de incredere, astfel ca legarea in paralel poate fi ideala. Sistemele de irigatii sau pompele solare, de exemplu, beneficiaza de o tensiune stabila si de un curent mare, caracteristici oferite de legarea in paralel.
Alimentarea sistemelor de telecomunicatii
In aplicatiile de telecomunicatii, unde continuitatea serviciilor este esentiala pentru bunul mers al lucrurilor, legarea in paralel poate oferi stabilitate la cele mai inalte standarde. Chiar si in cazul in care un panou fotovoltaic devine nefunctional, sistemul poate sa continue sa functioneze aproape de capacitatea sa maxima, datorita independentei panourilor.
Sisteme de iluminat public
Pentru sistemele de iluminat public alimentate solar, legarea in serie poate fi utilizata pentru a asigura o tensiune suficient de mare care sa reduca pierderile pe traseul catre lampi. In acelasi timp, exista si sisteme hibride, care combina legarea in serie si paralel, si care pot optimiza atat tensiunea, cat si curentul, asigurand eficienta si fiabilitatea iluminatului public.
Echipa Thales.Pro iti poate oferi consultanta aprofundata cu privire la conectarea panourilor fotovoltaice de puteri diferite. De asemenea, putem sa iti oferim si multe alte servicii care vizeaza montajul si intretinerea sistemelor fotovoltaice. In plus, putem sa te ajutam si cu servicii legate de functionarea corecta a retelelor electrice, de la termografierea tablourilor electrice, pana la uzinarea tablourilor electrice.
In concluzie, alegerea intre legarea panourilor fotovoltaice in serie sau in paralel depinde de multiple criterii specifice aplicatiei si conditiilor de functionare. Criteriile cele mai importante sunt eficienta sistemului, performanta energetica, costurile si complexitatea instalarii, precum si destinatia de utilizare, adica tipul aplicatiei in sine. Intelegerea acestor criterii si a modului in care fiecare tip de legare afecteaza sistemul fotovoltaic este cruciala pentru optimizarea performantelor si eficientei energetice.