Conexões paralelas e em série. Maximizando a eficiência do seu sistema solar

Na conexão em série, os painéis são conectados um após o outro aproveitando a fiação positiva e negativa de cada painel. Aqui a corrente flui em apenas um caminho. Em vez disso, a conexão paralela conecta os painéis solares para que a corrente tenha vários caminhos para fluir. Ao contrário da conexão em série, na conexão paralela todos os positivos são conectados entre si, de um lado, e os negativos, do outro. Numa ligação em série, soma-se a tensão de cada painel, útil em instalações onde os painéis estão distantes do regulador ou da bateria, pois uma tensão mais elevada reduz as perdas de potência durante a transmissão durante a transmissão de energia em cada uma das secções. no kit solar que funciona em corrente contínua. Com este tipo de ligação consegue-se uma maior potência total em watts, o que pode ser benéfico para equipamentos solares cujo funcionamento necessite de uma potência superior em watts (W). Também será mais fácil expandir o kit solar conectando painéis solares em paralelo, uma vez que é fácil de fazer. Em muitos sistemas, uma combinação de conexões em série e paralelas é usada para alcançar um equilíbrio entre tensão e corrente. Isto permite maior flexibilidade de design e pode ajudar a mitigar o sombreamento e outros problemas de desempenho, combinando as vantagens de ambas as conexões.

A ligação de painéis solares em série, paralelo ou em combinação de ambos com ligação série-paralelo dependerá em primeiro lugar das características dos painéis solares a utilizar. Estes exigirão a utilização de um tipo ou outro de regulador de carga solar para que a gestão da energia gerada seja eficiente e controlada.

Num dispositivo de energia solar, as ligações dos painéis solares são feitas em série, em paralelo, ou com uma combinação de ambas série-paralelo. Um ou outro é feito dependendo do tipo de configuração que você deseja alcançar. Aqui explicarei a diferença entre os dois tipos de conexões e como elas são aplicadas aos painéis solares de acordo com as necessidades de cada sistema.

Conexões em serie

Na ligação em série dos painéis fotovoltaicos, estes são ligados um após o outro aproveitando a cablagem positiva e negativa que cada painel incorpora. Neste tipo de conexão a corrente flui por um único caminho. Vejamos as características desta forma de conexão:

Tensão

Numa ligação em série, a tensão de cada painel aumenta, enquanto a corrente permanece constante. Por exemplo, se você tiver 5 painéis de 20V, a tensão total seria de 100V. Por este motivo, a ligação em série é comum em kits solares 24V ou 48V ou instalações fotovoltaicas, que requerem altas tensões. Por outro lado, a ligação em série nunca é utilizada em equipamentos solares de 12 volts, pois é importante que a tensão permaneça sempre em 12V. Por este motivo, em 12V é sempre utilizada a ligação paralela dos painéis solares.

Compatibilidade

Os painéis conectados em série devem ter a mesma corrente nominal para evitar desequilíbrios. Para isso, recomenda-se que seja utilizado o mesmo tipo de painéis caso queira ampliar o kit solar. Também pode contactar uma empresa solar especializada como a Damia Solar, onde o aconselharão com base no seu equipamento e recomendarão os painéis solares adequados, mesmo que não sejam da mesma marca. O objetivo é que cumpram as características técnicas oferecidas pelos painéis solares que já tem instalados.

Efeito de sombreamento

O sombreamento em um painel afeta toda a cadeia, pois reduz a corrente em todo o caminho. Isso pode reduzir significativamente a eficiência. Por exemplo, se os painéis estiverem parcialmente sombreados, uma ligação em série pode reduzir significativamente a produção de energia, uma vez que o painel com menos luz limitará a corrente de toda a cadeia de painéis. Neste caso, uma configuração paralela ou uma combinação de conexões em série e paralelas seria mais benéfica. Porém, a solução mais adequada é realizar uma boa manutenção da instalação solar, pois pode acontecer que no momento da montagem do kit solar não houvesse sombras e os galhos das árvores fossem baixos e pequenos, mas com o passar do tempo, eles cresceram e causaram esse problema.

Cabeamento

A conexão em série requer menos fiação do que a conexão paralela, o que pode ser uma vantagem em termos de custo. Por exemplo, nas ligações em painéis solares, a ligação em série entre o positivo de um painel e o negativo do seguinte evita a utilização de conectores de ramificação tipo Y MC4, que não são baratos. Deve-se levar em consideração que todos os elementos de uma instalação ou kit solar que vão para o exterior devem utilizar cabo solar em vez do cabo elétrico normal. O cabo solar é mais caro. Mas tem uma resistência muito maior ao sol e às intempéries com garantia de qualidade de 25 anos como a oferecida nos painéis solares. Uma empresa que utiliza cabo elétrico normal em vez de cabo solar será um indício de uma empresa com baixíssimo profissionalismo e problemas para o cliente no médio prazo.

Proteção

No caso de conexões de painéis em série, é importante usar diodos de bypass para proteger a cadeia de painéis contra problemas de sombreamento e falhas em alguns dos painéis solares. As proteções de um kit solar ou equipamento solar são essenciais para garantir o seu bom funcionamento e como primeira barreira para evitar a ocorrência de problemas na instalação solar.

Além disso, é importante lembrar que qualquer configuração de painel deve considerar as especificações técnicas dos componentes (painéis solares, inversos, reguladores, etc.) e seguir as normas de segurança elétrica para evitar qualquer risco. Para isso é fundamental o aconselhamento de uma empresa solar especializada como a Damia Solar, na qual contamos com todos os departamentos para oferecer um serviço de excelência, tanto pré-venda como pós-venda.

Conexões Paralelas

A conexão paralela envolve conectar os painéis solares para que a corrente tenha vários caminhos para fluir. Ao contrário da conexão em série, na conexão paralela todos os positivos são conectados entre si, de um lado, e os negativos, do outro. Vejamos as características e considerações da conexão paralela:

Atual

Numa conexão paralela, a corrente de cada painel é adicionada, enquanto a tensão permanece constante. Por exemplo, se você tiver 5 painéis de 200W de 12V e 10 amperes de intensidade nominal, quando conectados em paralelo, o resultado seria uma corrente total de 50A a 12V e 1000W de potência. A ligação dos painéis normalmente depende das especificações de fabricação e funcionamento de cada regulador solar. Porém, para instalações solares ou kits de 12 volts, a ligação é sempre feita em paralelo para manter a tensão em 12 volts no equipamento solar e poder trabalhar com um regulador PWM básico.

Compatibilidade

Os painéis conectados em paralelo devem ter a mesma tensão nominal. Isso ocorre em painéis de 12V, que possuem tensão de operação de 18V. Superior a 12V para garantir que as baterias de 12V tenham sempre uma tensão superior a 12V e não surjam problemas de carregamento ou estresse em suas baterias. Pois haverá perdas de tensão dos painéis para as baterias solares, mas ter uma diferença de 6V garante que nunca haverá nenhum problema por este motivo.

Efeito de sombreamento

Um painel sombreado ou defeituoso não afetará significativamente os outros painéis na conexão paralela. Como cada painel é independente dos demais, todos eles se conectam ao mesmo cabo principal. É como uma árvore em que cada galho é independente e se um galho for cortado não afetará a vida dos outros nem a vida da árvore. Em qualquer caso, é importante que não haja sombras em nenhum dos painéis solares durante todo o ano, nem no verão devido aos ramos das árvores, nem no inverno devido a qualquer tipo de sombra de edifícios ou árvores quando o sol está numa posição mais baixa no céu para que as sombras sejam muito mais pronunciadas e alongadas do que no verão.

Cabeamento

Como cada um dos painéis pode operar de forma independente, isso significa que são necessários mais cabos e principalmente conectores MC4 “Y” tipo ramificação. Para garantir a sua estanqueidade e isolamento da unidade externa. Embora sua conexão seja mais trabalhosa que a conexão serial, depois de entender como fazer, é rápido de fazer. Os conselhos de especialistas em energia solar, como os que temos na Damia Solar, podem ajudá-lo a evitar erros de ligação.

Proteção

Devem ser utilizados fusíveis ou disjuntores magneto-térmicos em cada secção da instalação solar, e no caso de conexões paralelas, cada ramo dos painéis solares que vai para o regulador deve ser protegido com fusíveis para evitar problemas com o regulador solar e afetar seu funcionamento kit solar geral.

Combinação Série-Paralelo

Em muitos sistemas, uma combinação de conexões em série e paralelas é usada para alcançar um equilíbrio entre tensão e corrente. Isto permite maior flexibilidade de design e pode ajudar a mitigar sombreamento e outros problemas de desempenho. Combinando as vantagens das conexões em série e paralelas.

Nesta configuração, vários grupos de painéis solares são conectados em série para aumentar a tensão. Esses grupos são então conectados em paralelo para aumentar a corrente. Desta forma, você pode adaptar as configurações às necessidades específicas do seu sistema e alcançar um equilíbrio entre corrente e tensão. Vejamos as características desta forma de conexão série-paralelo:

Flexibilidade

Esta conexão proporciona um alto grau de flexibilidade, pois você pode ajustar o número de painéis em cada string (conexão em série) e o número de strings conectados em paralelo para atender às suas necessidades específicas de tensão e corrente com base nas características técnicas do regulador. faixa de trabalho de tensão.

Balanceamento de carga

A conexão série-paralelo permite balanceamento de carga em cada sequência de painéis, o que pode resultar em desempenho mais eficiente. Os reguladores MPPT são os mais eficazes para manter os painéis solares operando sempre com sua maior eficiência. E é este tipo de regulador de carga que exige, na sua maioria, que a ligação dos painéis solares seja uma combinação em série e paralelo.

Resistência ao sombreamento

Quando houver uma conexão combinada em série e paralela, se houver uma cadeia de painéis conectados em série que esteja parcialmente sombreada, a queda de desempenho afetará apenas os painéis dessa cadeia específica, e não todo o sistema, graças à conexão em paralelo das diferentes cadeias. Portanto, o grave problema do sombreamento ocorre nos kits solares com painéis ligados em série, o que exigirá maior controle e manutenção para evitar que esse problema ocorra.

Uso eficiente do regulador solar

Esta conexão pode permitir que você faça uso eficiente de seu regulador solar, especialmente se você tiver um regulador MPPT que possa suportar tensões mais altas. Ao trabalhar com tensões mais elevadas, o nível de perdas de energia será sempre menor e será alcançada uma melhor eficiência de todo o sistema. Ao adquirir ou ter que ligar os painéis ao regulador tipo MPPT, é necessário saber quais são os diferentes tipos de ligações que este permite e qual é a mais adequada de acordo com o nosso tipo de painéis e número. A assessoria de um especialista em energia solar é fundamental para obter o melhor desempenho e pagar pelo equipamento no menor tempo possível.

Adaptável às necessidades energéticas

A conexão série-paralelo é especialmente útil se você tiver necessidades de energia que exijam um equilíbrio entre alta corrente e alta tensão. É utilizado principalmente em kits solares ou instalações solares de alta potência para uso diário de particulares, em residências, fazendas, propriedades e também em empresas.

Menos perda de energia

Assim como as conexões em série, as conexões série-paralelo podem reduzir as perdas de energia durante a transmissão através da fiação, graças ao aumento da tensão. Pois bem, como já indicamos, quanto maior a tensão de funcionamento de um dispositivo solar, menores serão suas perdas. Para isso é sempre importante que a secção do cabo ou espessura do cabo utilizado em cada secção do kit solar ou instalação seja correta e nunca mais fina do que o necessário. A potência do equipamento e a soma dos painéis solares determinarão a secção de cabo que deverá ser utilizada.

No entanto, esta configuração também tem os seus desafios. Por exemplo, é importante garantir que todas as cadeias de painéis tenham a mesma corrente e pode ser mais complicado configurar e conectar o sistema. Além disso, se uma série de painéis falhar, isso poderá afetar o desempenho de todo o sistema. Portanto, caso seja necessário conectar painéis em combinação série-paralelo, o aconselhamento de um especialista em energia solar fotovoltaica é crucial para evitar erros e maximizar a configuração para um melhor desempenho da instalação solar.

As características do regulador solar que determinam a forma de conectar os painéis solares

Um regulador solar, também conhecido como controlador de carga, é um componente essencial em muitos sistemas de energia solar. A sua principal função é gerir a energia que flui dos painéis solares para as baterias para evitar sobrecargas e prolongar a vida útil das baterias. Na hora de conectar painéis solares, seja em série ou paralelo, as especificações do regulador solar podem influenciar na decisão de como configurá-los. Pelas seguintes razões:

Tensão máxima de entrada

Os reguladores solares têm uma tensão de entrada máxima. Se você exceder esta tensão, poderá danificar o regulador. Em uma conexão em série, a tensão de cada painel aumenta. Portanto, deve-se garantir que a tensão total dos painéis em série não ultrapasse a tensão máxima de entrada do regulador.

Corrente máxima

Da mesma forma, os reguladores solares também têm uma corrente máxima que podem suportar. Numa conexão paralela, a corrente de cada painel é adicionada. Portanto, deve-se garantir que a corrente total dos painéis paralelos não ultrapasse a corrente máxima do regulador.

Compatibilidade de tensão

O regulador solar deve ser compatível com a tensão do sistema. Por exemplo, se você tiver um sistema de 24 V e um regulador de 12 V, precisará reconfigurar seus painéis solares ou adquirir um regulador adequado ao seu sistema.

Regulador MPPT vs regulador PWM

Os reguladores solares são de dois tipos, MPPT (Maximum Power Point Tracking) e PWM (Pulse Width Modulation). Os reguladores MPPT são mais eficientes e suportam uma maior variação na tensão de entrada, tornando-os mais adequados para sistemas com painéis em série. Por outro lado, os reguladores PWM são mais simples e menos dispendiosos, mas exigem que a tensão dos painéis corresponda à tensão das baterias, tornando-os mais adequados para sistemas com painéis solares conectados em paralelo.

Recursos do regulador MPPT

A tensão e corrente máximas que o regulador solar pode suportar são fatores críticos a serem considerados ao decidir sobre a configuração de seus painéis solares. É fundamental que a tensão e a corrente produzidas pelos painéis solares não excedam os limites máximos do regulador solar, pois isso pode danificar o dispositivo e reduzir potencialmente a eficiência do sistema solar. Portanto, a utilização de um ou outro tipo de conexão para painéis solares será determinada pelas características de funcionamento do regulador solar.

Por exemplo, se você tiver painéis solares de 30V (volts) e 8A (amperes) cada, até 7 painéis poderão ser conectados em série se o regulador de carga MPPT for 150V e 60A (um dos modelos mais utilizados). Já que a tensão máxima de 150 volts não seria ultrapassada quando uma tensão de 140 volts fosse gerada. E por outro lado, a amperagem será de 56A, o que não ultrapassaria a amperagem máxima de 60 amperes (A). É importante que haja sempre uma margem de segurança tanto na tensão quanto na amperagem ao utilizar um regulador MPPT para evitar possíveis problemas ou que um pico de corrente possa danificá-lo.

Os reguladores MPPT são capazes de converter o excesso de tensão em corrente, permitindo obter a máxima potência dos painéis solares. Esses reguladores podem lidar com tensões de entrada significativamente superiores à tensão da bateria, tornando-os ideais para sistemas com conexões em série, que produzem uma tensão mais alta.

Recursos do regulador PWM

Por outro lado, os reguladores PWM simplesmente limitam a tensão a um nível seguro para as baterias, o que pode resultar numa perda de energia se a tensão do painel solar for significativamente superior à tensão da bateria. Esses reguladores geralmente são mais adequados para sistemas com conexões paralelas, onde a tensão do painel solar está mais próxima da tensão da bateria. Seu funcionamento é bem menos complicado, o que se aplica ao seu preço, pois requer peças mais simples e baratas.

Vantagens de conectar painéis solares em série

Quando os painéis solares são conectados em série, a tensão de cada painel aumenta, aumentando assim a tensão total do sistema. Isto pode ser especialmente útil em instalações onde os painéis estão distantes do regulador ou da bateria, pois uma tensão mais alta reduz as perdas de energia durante a transmissão. Ou em equipamentos que necessitam de maior tensão, como equipamentos de energia solar de uso diário permanente em residências ou empresas. Além disso, com tensões mais altas, a corrente é menor para uma determinada potência, o que pode reduzir as perdas de energia durante a transmissão pela fiação. Além disso, permite o uso de secções de cabos muito mais finas e reduz os custos de fiação por trabalhar em tensões mais altas.

Os reguladores MPPT são os mais utilizados para ligações em série, pois são capazes de converter o excesso de tensão em corrente, permitindo obter a máxima potência dos painéis solares utilizando tensões de entrada significativamente superiores à tensão das baterias. Destaca-se ainda que, em dias parcialmente nublados, em que alguns painéis ficam à sombra e outros não, o controlador MPPT poderá continuar extraindo energia dos painéis expostos ao sol em plena capacidade sem afetá-la.

Vantagens de conectar painéis solares em paralelo

A ligação paralela de painéis solares também apresenta vantagens, pois com este tipo de ligação consegue-se uma maior potência total em watts, o que pode ser muito benéfico para equipamentos solares cujo funcionamento requer uma potência superior em watts (W).

Além disso, numa configuração paralela, o desempenho de cada painel é independente dos demais. Isso significa que se um dos painéis estiver sombreado ou não funcionar corretamente, isso não afetará a produção dos demais painéis. Num sistema em série, o sombreamento de um painel pode reduzir a produção de toda a cadeia.

Também será mais fácil expandir os painéis em paralelo, garantindo simplesmente que a amperagem total dos painéis não ultrapassa a corrente máxima do regulador solar.

Para conectar em paralelo, basta utilizar reguladores PWM, que são bem mais baratos que os modelos MPPT. Nos reguladores PWM, apenas a tensão dos painéis solares é necessária para corresponder à tensão da bateria. Eles também oferecem maior confiabilidade no funcionamento do kit solar, pois cada painel solar opera de forma independente em conexão paralela, um painel que falha ou funciona mal não afetará os demais painéis. Isso pode tornar seu sistema mais resiliente e confiável no longo prazo.

Embora estas sejam algumas vantagens importantes das conexões paralelas, também é importante notar que existem algumas desvantagens em cada uma das conexões. Por exemplo, instalações com ligações paralelas podem ser menos eficientes em termos de conversão de energia se não forem geridas corretamente. Além disso, tal como acontece com as ligações em série, é crucial considerar as capacidades do regulador solar e garantir que o sistema é configurado de forma segura e eficiente. Portanto, é importante receber aconselhamento de uma empresa com especialistas em energia solar, para que o funcionamento seja ideal e não surjam problemas a médio ou longo prazo devido à má configuração e ligação dos painéis solares.

Em conclusão

A ligação dos painéis solares em série, paralelo ou em combinação de ambos com ligação série-paralelo, dependerá em primeiro lugar das características dos painéis solares a utilizar. O que exigirá a utilização de um tipo ou outro de regulador de carga solar para que o gerenciamento da energia gerada seja eficiente e controlado para seu ajuste ideal de entrada para armazenamento nas baterias. Cada tipo de regulador funciona com uma tensão e potência máxima diferente. Por este motivo, os painéis devem ser ligados de acordo com os limites e condições do regulador solar para que a tensão total dos painéis solares e a sua amperagem sejam adequadas ao bom funcionamento desse regulador solar.