Łączenie paneli fotowoltaicznych - w jaki sposób to robić?

Elektrownia słoneczna na dachu domu czy przedsiębiorstwa to wbrew pozorom nie jest skomplikowana konstrukcja. Jej budowa opiera się bowiem na podstawowych zasadach tworzenia bezpiecznych obwodów elektrycznych. Jednak poszczególne instalacje PV mogą się różnić od siebie istotnymi szczegółami technicznymi. Nawet wydawałoby się tak drobny detal jak sposób na łączenie paneli fotowoltaicznych ma tu swoje istotne znaczenie.

Jakie są sposoby łączenia paneli fotowoltaicznych?

Cała instalacja fotowoltaiczna rzadko kiedy składa się tylko z jednego modułu, choć oczywiście jest to możliwe. Tego typu niewielkie konstrukcje wykorzystuje się przykładowo jako źródło zasilania awaryjnego lub źródło energii dla jedynie jednego wybranego urządzenia w domu. Technologia nieustannie się rozwija, a moc pojedynczych modułów jest coraz większa, jednak przydomowe instalacje, a tym bardziej fotowoltaika dla firm musi składać się z co najmniej kilkunastu takich modułów. Tylko wtedy będzie efektywnym źródłem pozyskiwania energii.

Moduły fotowoltaiczne połączone są ze sobą w tzw. stringi. Schemat na podstawie, którego odbywa się łączenie paneli słonecznych może być różny. Łączenie paneli fotowoltaicznych szeregowo lub łączenie równoległe ma oczywiście swoje konkretne uwarunkowania i skutki. Najbardziej istotną kwestią jest to, aby przyjęte rozwiązanie dla łączenia paneli fotowoltaicznych było bezpieczne pod kątem funkcjonowania przyszłej elektrowni i pozwoliło otrzymać jak największe zyski energii elektrycznej. W pewnych okolicznościach – zacienienie, kilka płaszczyzn na dachu podejmuje się decyzję o montażu mikroinwerterów lub optymalizatorów mocy. W takich okolicznościach moduły choć połączone w praktyce działają jednak niezależnie od siebie. Gdy jeden z nich ulega awarii lub pracuje z niższą od przewidywanej mocą, to nie upośledza to pracy całej instalacji. Najsłabsze ogniwo jest pomijane lub wyłączane z eksploatacji. Łączenie paneli fotowoltaicznych w stringi nie skutkuje automatycznie tym, że dysponują one taką mocą jak ich najsłabsze ogniwo. Dioda bocznikująca znajduje się przy poszczególnych panelach standardowo i reaguje w oparciu o dane pozyskane dzięki czujnikom mierzącym temperaturę. Dzięki temu mechanizmowi znajduje zbyt gorące ogniwa, a następnie odłącza je od całego łańcucha. W przypadku głębokiego i/lub stałego zacienienia diody bocznikujące okazują się niewystarczające. Dlatego też wymyślono mikroinwertery i optymalizatory mocy.

Tak oto w skrócie rysuje się zagadnienie dotyczące tego jakie są sposoby łączenia paneli fotowoltaicznych. Ale oczywiście temat ten wymaga dużo szerszego omówienia.

Najważniejsze jest prawidłowe łączenie paneli fotowoltaicznych, choć wydaje się to kwestią oczywistą nie sposób o niej nie wspomnieć. Tylko instalacja PV wykonana zgodnie ze sztuką gwarantuje bezpieczne użytkowanie i spodziewane zyski.

Na czym polega równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych?

Na czym dokładnie polega równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych? Równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych w taki właśnie schemat skutkuje tym, że napięcie w obwodzie jest równe napięciu deklarowanemu pojedynczego modułu PV. Natomiast natężenie prądu sumuje się. Łączenie paneli fotowoltaicznych równolegle, szczególnie dobrze sprawdza się wszędzie tam, gdzie wymagana jest zwiększona wydajność prądowa, czyli w instalacjach fotowoltaicznych niskonapięciowych, ale też w instalacjach wyspowych typu off-grid z regulatorami ładowania typu PWM. Schemat połączenia równoległego stosuje się też w instalacjach o dużej mocy, w których połączone ze sobą jest wiele stringów, a co za tym idzie konieczne jest zastosowanie falowników o szerszych zakresach prądów wejściowych.

Gdy inwestor oraz wykonawca nie są obwarowani wspomnianymi wyżej uwarunkowaniami często pytanie jak połączyć ogniwa fotowoltaiczne pozostaje otwarte.

Jak połączyć panele solarne - szeregowo czy równolegle?

Zaletami schematu równoległego są m.in.: większa moc i wydajność przy zacienieniu. Łączenie równoległe zapewnia niezależne działanie modułów, łatwiejszą wymianę modułów czy niższe ryzyko wystąpienia potencjalnie groźnego w skutkach zjawiska łuku elektrycznego ze względu właśnie na niskie napięcie.

Jak wygląda szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych?

Jak wygląda szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych i kiedy je stosować? Łączenie szeregowe paneli fotowoltaicznych jest najbardziej popularną opcją w przypadku przydomowych mikroinstalacji. Przede wszystkim ze względu na wyższą sprawność systemu w takim właśnie schemacie. Szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych jest równoznaczne z mniejszymi stratami w przesyłach wyprodukowanej energii. Umożliwia zastosowanie tylko jednego falownika, który staje się sercem całego systemu. W opisywanym schemacie każdy kolejny moduł zwiększa napięcie w stringu, natomiast natężenie prądu łańcucha jest zbliżone do natężenia w pojedynczym module.

Te dwa schematy nie wyczerpują katalogu możliwości, jeśli chodzi o konstruowanie instalacji fotowoltaicznych. Połączenia szeregowe i równoległe mają swoje zalety.

Łączenie różnych paneli fotowoltaicznych

Jednak czy możliwe jest łączenie różnych paneli fotowoltaicznych? Jakie może to przynieść skutki? Połączenia i te szeregowe i te równoległe nie są zalecane w przypadku modułów o odmiennej charakterystyce prądowo-napięciowej. Dlaczego? Przy tego typu próbach moduł z najsłabszymi parametrami będzie oddziaływał na pozostałe moduły w stringu i to bez względu na zastosowany typ ich łączenia. Wartość napięcia lub natężenia prądu przyjmie wartość najsłabszego ogniwa, co negatywnie wpłynąć musi na pracę elektrowni słonecznej jako całości.

Czy można łączyć różne panele fotowoltaiczne? Tak, ale łączenie paneli o różnej charakterystyce prądowo napięciowej nie jest zasadne ani w najpopularniejszym połączeniu szeregowym, ani w równoległym, ale…

Czy można łączyć panele fotowoltaiczne o różnej mocy?

Otwartym pozostaje inne pytanie czy można łączyć panele fotowoltaiczne o różnej mocy? Łączenie paneli fotowoltaicznych o różnej mocy jest możliwe. Uwaga! Tylko pod pewnymi warunkami. Co do zasady bowiem łączenie paneli fotowoltaicznych różnej mocy nie powinno mieć miejsca. By możliwym było zastosowanie takiego rozwiązania panele powinny zostać połączone równolegle, a każdy z nich powinien zostać wyposażony w mikrofalowniki. Każdy z nich będzie wtedy w stanie funkcjonować jako mała elektrownia. Będą pracować oddzielnie i nie będą miały wzajemnego wpływu na swoją pracę. Przełoży się to pozytywnie na zwiększenie wydajności i sprawność całego systemu.