Połączenia paneli słonecznych w układzie serii lub paralelnym dla lamp ulicznych
Połączenia paneli słonecznych w układzie serii lub paralelnym dla lamp ulicznych
Krótka odpowiedź: Połączenie w układzie serii zwiększa napięcie i utrzymuje prąd na stałym poziomie; połączenie w układzie paralelnym zwiększa prąd i utrzymuje napięcie na stałym poziomie. W przypadku lamp ulicznych zasilanych prądem stałym (DC) nie ma potrzeby stosowania inwertera – łącza pomiędzy panelami są podłączana do kontrolera zasilania, więc wybór rodzaju połączenia zależy od wymagań kontrolera, długości przewodów oraz warunków oświetlenia na miejscu montażu.
Dwa zasady:
Połączenie w układzie serii: Panele są połączone od końca do końca: dodatni terminal jednego panela jest podłączony do ujemnego terminalu następnego, tworząc jedną całą ciągłą linię paneli. Napięcia wszystkich paneli są sumowane, a prąd pozostaje na poziomie jednego panela. Dwa panele o napięciu 12 V połączone w seriach dają 24 V przy prądzie odpowiadającym prądowi jednego panela.
Połączenie w układzie paralelnym: Wszystkie dodatnie i ujemne terminale paneli są połączone ze sobą. Napięcie wszystkich paneli pozostaje na poziomie jednego panela, a prądy są sumowane. Dwa panele o napięciu 12 V połączone w paralelu dają 12 V przy dwa razy większym prądzie.
| Wariant połączenia paneli w seri | Wariant połączenia paneli paralelnie | |
|---|---|---|
| Łączna napięcie | 2 × 12 V = 24 V | Takie samo jak w przypadku jednego panela (12 V) |
| Łączny prąd | Takie samo jak w przypadku jednego panela | Zwiększa się |
| Straty na kablu na długich odcinkach | Niższe przy tym samym przepływie prądu | Wyższe – to prąd powoduje uszkodzenie kabla |
| Częściowe zacienienie | Jeden zacieniony panel wpływa na pracę całego łańcza paneli | Zacieniony panel ma znikomy wpływ na pozostałe panele |
| Wejście do kontrolera | wymaga napięcia odpowiadającego napięciu w łańczu paneli | Naturalnie odpowiada napięciu na panelach |
Kiedy połączenie w seri jest korzystniejsze
Połączenie paneli w seri jest rozwiązaniem optymalnym, gdy odległość od panela do kontrolera jest duża. Straty energii na kablu zależą od przepływu prądu, więc dostarczenie tej samej mocy przy wyższym napięciu oznacza mniejsze straty. Dodatkowe napięcie umożliwia również korzystanie z funkcji maksymalizacji wydajności (MPPT – Maximum Power Point Tracking) w kontrolerze, gdzie nadmiarowe napięcie jest przetwarzane, a nie marnowane. Połączenie paneli w seri wymaga również mniej kabli, co ułatwia montaż i zmniejsza koszty instalacji.
Łącznym ograniczeniem przy realizacji projektów związanych z rozwiązaniem problemów związanych z cieniem jest fakt, że najsłabszy panel w całym łańcu paneli określa poziom prądu, jaki jest używany we wszystkich pozostałych panelach. Dlatego jeden zasłonięty panel negatywnie wpływa na działanie wszystkich pozostałych paneli znajdujących się za nim. Na czystym, niezasłoniętym montażu to nie ma znaczenia; natomiast w obszarach, gdzie są drzewa, to może być decydujący fakt.
Kiedy rozwiązanie typu „paralelne” jest najlepszym wyborem
Rozwiązanie typu „paralelne” jest właściwym wyborem w przypadku zmiennych warunków cienienia lub gdy kontroler wymaga poziomu napięcia na poziomie pojednego panela. Ponieważ każdy panel utrzymuje swoje własne napięcie, zasłonięty panel ma znikomy wpływ na sąsiednie panele, co czyni takie rozwiązanie naturalnym wyborem w obszarach z częściowym lub zmieniającym się cieniem. Stabilne napięcie odpowiada również wymaganiom akumulatorów i kontrolera, bez konieczności dodatkowej konwersji energii. Ponadto taka konfiguracja zapewnia pewną redundancję – awaria lub zmiana położenia panela nie powodują wyłączenia całego systemu.
Koszty związane z rozwiązaniem typu „paralelne”
Problemem jest większy prąd potrzebny do przeprowadzenia energii w takim układzie. W efekcie dochodzi do większych strat energii na kablach, więc przy długich odległościach konieczne jest użycie większych przekładników kablowych.
Co to oznacza dla produktów, które budujemy?
Dlatego przy projektowaniu systemów fotowoltanicznych należy uwzględnić te aspekty, aby zapewnić ich stabilność i efektywność działania, a także kontrolować koszty związane z ich produkcją i eksploatacją.
W naszym zakładzie wszystko w jednym („all-in-one”) rozwiązaniach paneli słoneczne są połączone w sposób jednolity, dlatego nie występuje potrzeby dokonywania żadnych dodatkowych dostosowań: paneli są przygotowane specjalnie do współpracy z kontrolerem już na etapie produkcji, a jedynym problemem związany z instalacją jest wybór odpowiedniego zacisku kablowego. Decyzja o użyciu połączeń w seriach lub w paralelu dotyczy tylko rozwiązań typu „split system” – w których oddzielne panele zasilają kontroler montowany na słupie oraz akumulator.
Jeśli montaż jest łatwy, standardowym rozwiązaniem jest połączenie paneli w seriach przy użyciu kontrolerów typu MPPT; natomiast w przypadkach, gdy na miejscu montażu występują przeszkody (np. cienie), zaleca się połączenie paneli w paralelu. Najczęściej występującym błędem podczas instalacji jest przekroczenie dopuszczalnego napięcia w połączeniu paneli, co wynika z braku uwzględnienia wartości Vmp (napięcia maksymalnego na panelu) przed dokonaniem zamówienia – tę samą procedurę można przeprowadzić za pomocą naszego kalkulatora do wyboru odpowiedniego kontrolera (/app-a7-controller-sizing w ciągu 30 sekund). Informacje dotyczące wyboru kontrolera znajdziesz w artykule MPPT vs PWM controllers, a informacje o połączeniach akumulatora – w artykule series vs parallel wiring compared. Kompletne, dobrze skomponowane rozwiązania dostępne są w naszej linii produktów all-in-one solar street lights.
Co na tej stronie nie jest opisane:
Ta strona dotyczy połączeń między panelami słonecznymi a kontrolerem w systemach oświetlenia działających na baterii (bez połączenia z sieci elektrycznej). Nie obejmuje systemów zasilanych napięciem zmiennym, inwerterów ani konfiguracji baterii w układzie szeregowo-paralelnym. Przyjmuje się, że wszystkie panele są identyczne pod względem typu i mocy; łączenie paneli różnych modeli w jednym łańcu stanowi inne problemy, wymagające innych rozwiązań.