Panele fotowoltaiczne służą do wytwarzania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego. Warto jednak wiedzieć, że każdy panel składa się z kilkudziesięciu ogniw, a cała instalacja – co najmniej z kilku paneli. Dopiero, gdy są one odpowiednio połączone, dają parametry, które pozwalają na zaspokojenie zapotrzebowania energetycznego budynku. Pytanie jednak jaki jest najlepszy sposób łączenia paneli i od czego to zależy. Dowiedz się więcej na ten temat.

Jak można połączyć panele fotowoltaiczne?

Sposób łączenia paneli PV należy ustalić jeszcze na etapie projektowania instalacji fotowoltaicznej. Od tego, w jaki sposób zostaną ze sobą sprzęgnięte poszczególne moduły, będzie uzależnione zarówno bezpieczeństwo całego systemu, jak i wydajność pracy.

Zasadniczo projektant systemu fotowoltaicznego ma do wyboru dwa rozwiązanie: łączenie równoległe oraz szeregowe paneli. Możliwe jest też zastosowanie połączenia szeregowo-równoległego. Decyzja nie jest jednak dziełem przypadku czy „indywidualnych preferencji montera”. Trzeba ją podjąć m.in. na podstawie tego:

• jakie moduły będą ze sobą łączone – a dokładniej, czy mają zbieżne, czy różne charakterystyki prądowe i napięciowe,
• jaka będzie docelowa moc instalacji fotowoltaicznej, którą planuje się uzyskać,
• jakie są warunki techniczne montażu modułów – przede wszystkim to, jak duże jest ryzyko powstania zacienienia,
• ile modułów będzie potrzebnych do stworzenia planowanej instalacji.

Ważne jest także, jaki inwerter zostanie zastosowany w systemie – jego parametry techniczne muszą również odpowiadać temu, jaki prąd będzie przesyłany do tego urządzenia.

Warto podkreślić, że to, czy zostanie podjęta decyzja o połączeniu szeregowym, czy równoległym, będzie wpływało w znacznym stopniu na parametry przesyłanej energii, w tym na napięcie oraz natężenie prądu. Są to dwa kluczowe parametry paneli słonecznych, a ich iloraz daje moc instalacji wyrażoną w Wp, czyli Watopikach.

Łączenie paneli fotowoltaicznych szeregowe

Wykonanie połączenia szeregowego wydaje się najbardziej logicznym i standardowym rozwiązaniem. Polega ono, mówiąc najprościej, na połączeniu ze sobą „+” z „-„. Odbywa się to na podobnej zasadzie jak łączenie np. baterii w pilocie do telewizora. Połączone szeregowo, dają odpowiedni zastrzyk mocy, który będzie potrzebny do sterowania tym, co dzieje się na ekranie.

W przypadku modułów fotowoltaicznych połączenie paneli szeregowo daje podobny efekt: chociaż jedno ogniwo (z ang. cela) ma najczęściej napięcie poniżej 1V, to już ich szereg, tzw. string może osiągnąć znacznie wyższą wartość. Jest ona sumą napięć poszczególnych celi. Ten sposób łączenia nie odbija się na natężeniu prądu.

Połączenie paneli szeregowo:

• podnosi napięcie całej instalacji,
• generuje niskie straty wartości prądu po jego przetworzenia w wyniku pracy falownika z wysokiego napięcie na docelowe, czyli 230V,
• wspiera pracę układu śledzenia mocy paneli słonecznych MPPT.

Tu jednak pojawia się ważne zastrzeżenie. W przypadku połączenia szeregowego moc całego szeregu będzie iloczynem mocy najsłabszego panelu oraz liczby paneli. To niesie za sobą zagrożenie w przypadku łączenia modułów o różnym napięciu. Jeżeli jeden z nich będzie pracował słabiej niż pozostałe, moc tych innych nie zostanie w pełni wykorzystana. Będzie to oznaczało, że instalacja fotowoltaiczna nie będzie pracować z pełnią swoich możliwości.

Połączenie szeregowe może się za to sprawdzić w systemach korzystających z akumulatora. Najczęściej są one wykonane z nie więcej niż 4 modułów, co oznacza, że układ MPPT nie prowadzi do zwierania napięcia paneli do natężenia akumulatora. Nie ma więc ryzyka ograniczenia mocy całego układu.

Łączenie paneli fotowoltaicznych równoległe

Połączenie równoległe to również rozwiązanie stosowane przy projektowaniu układu paneli fotowoltaicznych. Polega ono, mówiąc najprościej, na połączeniu „+” z „+”, a „-” z „-„. Co daje zastosowanie takiego rozwiązania? Tyle, że nie wzrasta sumaryczne napięcie, a rośnie za to natężenie. Kiedy takie rozwiązanie jest korzystne? Przede wszystkim wówczas, gdy łączy się moduły o zróżnicowanej charakterystyce natężenia prądu. Może się ona pojawić np., kiedy:

• następuje wymiana uszkodzonego modułu lub rozbudowa systemu PV,
• montujesz moduły pochodzące od różnych producentów,
• każdy panel ma inną wielkość.

Trzeba jednak przy tym pamiętać, że w przypadku łączenia paneli o różnych mocach najlepiej sprawdzi się regulator ładowania PWM, ponieważ zastosowanie MPTT mogłoby prowadzić do obniżenia mocy całego stringu.

Połączenie równoległe może się również dobrze sprawdzić wówczas, gdy instalacja jest narażona na częściowe zacienienie.

O czym jeszcze pamiętać przy wyborze sposobu łączenia paneli?

Równolegle czy szeregowo? A może połączyć obie te technologie? Na to pytanie nie ma jednej dobrej odpowiedzi, ponieważ wszystko zależy od warunków instalacji. Niewielkie, które są narażone na zacienienie poszczególnych paneli, mogą wymagać połączenia równoległego, a większe i bardziej zaawansowane – szeregowego. Najlepiej jednak, aby tę decyzję podjął doświadczony projektant – dopasowując technikę, w jakiej zostaną połączone panele, zarówno do wymogów technicznych, jak i do wybranego falownika.