Serie- versus parallelle verbindingen van zonnepanelen voor straatlampen
Serie- versus parallelle verbindingen van zonnepanelen voor straatlampen
Kort antwoord: Een serieverbinding zorgt voor een hogere spanning en houdt de stroom constant; een parallelle verbinding zorgt voor een hogere stroom en houdt de spanning constant. Op een DC-straatlamp is er geen inverter betrokken bij deze keuze – de panelen worden rechtstreeks verbonden aan een charge controller. De keuze wordt bepaald door de mogelijkheden van de controller, de lengte van de kabels en de schaduw die op de plek van installatie optreedt.
De twee regels:
Serieverbinding: De panelen worden vanuit het ene uiteinde naar het andere uiteinde verbonden: de positieve terminal van het ene paneel wordt met de negatieve terminal van het volgende paneel verbonden, waardoor één enkele ‘string’ van panelen wordt gevormd. De spanningen worden opgeteld, maar de stroom blijft gelijk aan de stroom van één paneel. Twee 12 V-panelen in serie leveren dus een spanning van 24 V en een stroom die even groot is als die van één paneel.
Parallelle verbinding: Alle positieve en alle negatieve terminalen worden met elkaar verbonden. De spanning blijft gelijk aan de stroom van één paneel, maar de stromen worden opgeteld. Twee 12 V-panelen in parallel leveren dus een spanning van 12 V en een stroom die het dubbele is van de stroom van één paneel.
| Serie | Paralel | |
|---|---|---|
| Totale spanning | Samen 2 × 12 V = 24 V | Net zo veel als één paneel (12 V) |
| Totale stroom | Net zo veel als één paneel | Wordt samengevoegd |
| Kabelverliezen bij lange afstanden | Lagger bij dezelfde vermogen | Hoger – de stroom is het wat de kabel beschadigt |
| Deelbare schaduwing | Eén bedekt paneel beïnvloedt de hele serie | Eén bedekt paneel heeft nauwelijks invloed op de andere panelen |
| Invoer van de controller | vereist een spanning die overeenkomt met de spanning van de serie | De spanning past natuurlijk bij de spanning van de panelen |
Wanneer de serie de beste optie is
De serie is de juiste keuze wanneer de afstand tussen het paneel en de controller groot is. De energieverliezen in de kabel zijn afhankelijk van de stroom; bij een hogere spanning zijn de verliezen minder. De extra spanning zorgt er ook voor dat de serie past binnen de invoerbereikte spanning van een Maximum Power Point Tracking (MPPT)-controller, waarna de extra energie wordt omgezet in nuttige energie en niet verloren gaat. Bovendien zijn er minder kabels nodig in een serie-opstelling, waardoor de installatie eenvoudiger is en de kosten lager uitvallen.
Het belangrijkste aspect bij het schaduwen van zonnepanelen is de verdeling van de stroom. In een reeks zonnepanelen bepaalt het zwakste paneel de stroomverdeling voor de hele reeks; als één paneel wordt geschaduwd, heeft dat invloed op alle panelen achter dat paneel. Op een kale, ongeschaduwde installatie is dit echter niet van belang. Op een plek onder de schaduw van bomen is dit echter heel belangrijk.
Wanneer parallelle aansluiting de beste optie is Parallelle aansluiting is de juiste keuze wanneer de schaduwing niet constant is of wanneer de controller de spanning op het niveau van het individuele paneel nodig heeft. Dankzij deze aansluiting houdt elk paneel zijn eigen spanning behouden, waardoor het geschaduwde paneel nauwelijks invloed heeft op de andere panelen. Dit maakt parallelle aansluiting de natuurlijke keuze op plekken met deels veranderende schaduwing. De stabiele spanning past ook goed bij de vereisten van de batterijen en de controller, zonder dat er extra omvorming nodig is. Bovendien zorgt deze configuratie voor redundantie: als één paneel niet werkt of wordt geschaduwd, blijft de hele zonnepaneleninstallatie nog steeds bruikbaar.
De nadelen van parallelle aansluiting De nadel van parallelle aansluiting is dat er meer stroom door de kabels moet stromen voor dezelfde hoeveelheid energie. Dit leidt tot grotere energieverliezen en tot het gebruik van dikker kabels, vooral bij lange afstanden.
Wat dit betekent voor de zonnepaneleninstallaties die we bouwen Dit betekent dat we bij het ontwerp van zonnepaneleninstallaties rekening moeten houden met de mogelijke schaduwing en de vereisten van de controller. Wanneer de schaduwing niet constant is, is parallelle aansluiting de beste optie. We moeten ook de kosten van de kabels en de extra componenten (bijvoorbeeld dikker kabels) goed overwegen.
In onze fabriek zijn alle-in-one-solarlampen uitgerust met één enkele paneel op het montagedeel; hierdoor komt de vraag om een keuze tussen serie- en parallelaanschakeling nooit voor. Het paneel wordt in de fabriek al aangepast aan de controller, waardoor het enige probleem dat nog kan optreden met de kabeling de aansluiting van de kabel is. De keuze tussen serie- en parallelaanschakeling is alleen van toepassing op gesplitste systemen, waarbij een set afzonderlijke panelen een controller en accu op een paal voedt.
Voor deze gevallen wordt standaard een serie-verbinding gebruikt met een MPPT-controller, indien de montage eenvoudig is; wanneer de omgeving veel schaduw biedt, worden de panelen in parallel geschakeld. De meest voorkomende fout bij de kabeling is dat de spanning van de panelen de grenzen van de invoer van de controller overschrijdt, doordat de Vmp-waarden van de panelen niet zijn gemeten voordat de bestelling werd gedaan. De berekening hiervoor kan in dertig seconden worden uitgevoerd met onze controller-sizing-calculator. Voor meer informatie over de keuze van de controller, zie MPPT vs PWM controllers; voor meer details over de aansluitingen van de accu, zie serie vs parallelaanschakeling. Compleet geïntegreerde solarlampen vindt u in onze serie all-in-one solar street lights.
Wat deze pagina niet behandelt:
Deze pagina gaat over de verbindingen tussen zonnepanelen en de controller in DC-off-grid-verlichtingssystemen. Het gaat niet over AC-coupeerde systemen, inverters of de serie-parallel-configuratie van batterijpakketten. Er wordt aangenomen dat de zonnepanelen van dezelfde type en capaciteit zijn; het mengen van verschillende zonnepanelenmodellen in één string is een ander probleem dat een andere oplossing vereist.