Łączenie Paneli Fotowoltaicznych - Jaki jest prawidłowy sposób?

Fachowy montaż instalacji PV wymaga od instalatora wiedzy na temat wielu technicznych zagadnień. Jednym z nich jest łączenie paneli fotowoltaicznych – prawidłowy wybór metody spajania ze sobą modułów oraz umiejętna realizacja tego działania ma istotny wpływ na to, jak dobrze działa fotowoltaika. Z tego powodu postanowiliśmy wyjaśnić m.in.: jak można łączyć ze sobą panele fotowoltaiczne, jakie są zalety i wady poszczególnych rozwiązań, a także czy można łączyć panele o różnych parametrach.

Jakie wyróżniamy sposoby łączenia paneli fotowoltaicznych?

Kiedy zastanawiamy się, jak łączyć ze sobą panele fotowoltaiczne, możemy spotkać się z różnymi odpowiedziami. Warto zacząć od tego, że instalacja fotowoltaiczna tworzy jeden lub kilka szeregów modułów, określanych także mianem stringów. Sposób połączenia paneli fotowoltaicznych stanowi jeden z najważniejszych czynników determinujących to, jakie napięcie i natężenie prądu dociera do falownika bądź mikrofalownika. Wyróżniamy dwa rodzaje zespalania modułów PV:

• łączenie szeregowe paneli fotowoltaicznych,
• łączenie równoległe paneli fotowoltaicznych.

Wybór sposobu, zgodnie z którym wykonamy łączenie paneli fotowoltaicznych w stringi, zależy od kilku kwestii. Należą do nich m.in.:

• zalecenia producenta paneli,
• rodzaj instalacji fotowoltaicznej,
• typ wybranego falownika,
• chęć ewentualnej dalszej rozbudowy instalacji,
• warunki, w jakich fotowoltaika ma pracować.

Chcąc połączyć panele fotowoltaiczne, instalator musi także zwrócić uwagę na ich charakterystykę prądowo-napięciową, a także moc.

Szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych – na czym ono polega?

Aby móc odpowiedzieć sobie na pytanie, które rozwiązanie wybrać: łączenie paneli fotowoltaicznych szeregowo czy równolegle, należy wcześniej znać cechy każdej z tych metod. Zacznijmy od szeregowego łączenia modułów fotowoltaicznych, będącego bardzo popularnym rozwiązaniem, stosowanym zarówno w przypadku domowych instalacjach fotowoltaicznych, jak i w fotowoltaice dla firm.

Decydując się na połączenie szeregowe dwóch paneli słonecznych mamy do czynienia ze wzrostem wartości napięcia w stringu paneli, podczas gdy natężenie pozostanie na poziomie tego w pojedynczym module. Co istotne, szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych odbywa się na zasadzie "plus z minusem". Jeśli dołączymy kolejne kilka paneli, to napięcie będzie dalej wzrastać, a prąd całego stringu pozostanie podobny do tego w pierwszym panelu. Należy przy tym zaznaczyć, że mówimy o sytuacji, w której stosuje się szeregowe łączenie ogniw o analogicznych parametrach.

W przypadku instalacji wykorzystujących szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych stosuje się falownik stringowy, odpowiadający za pracę każdego z modułów. Napięcie wyjściowe docierające do takiego falownika jest równe sumie napięć z wszystkich paneli PV połączonych szeregowo, natomiast natężenie prądu ma stałą wartość, taką jak w przypadku pojedynczego panelu.

Zalety i wady łączenia paneli fotowoltaicznych szeregowo

Chcąc osiągnąć zadowalające efekty pod względem produkcji energii elektrycznej za pomocą instalacji fotowoltaicznej, należy poznać plusy, jakimi cechują się szeregowy lub równoległy sposób łączenia paneli słonecznych. Do zalet szeregowego zespalania modułów w systemach fotowoltaicznych możemy zaliczyć kwestie zaprezentowane poniżej.

• Zwiększona wydajność instalacji i falownika – szeregowe łączenie paneli fotowoltaicznych pozwala uzyskać wyższe napięcie wyjściowe, co w pozytywnie wpływa na sprawność falownika stringowego. Dzięki temu układ MPPT jest w stanie szybciej wyszukiwać punkty mocy maksymalnej, a proces zmiany napięcia na to, które stosuje się w instalacji elektryczne budynku, również zachodzi sprawniej. Praca inwertera szeregowego w takim systemie jest obarczona mniejszymi stratami energetycznymi.
• Ograniczenie strat przesyłowych – szeregowe łączenie paneli PV umożliwia zastosowanie przewodów o mniejszym przekroju, co skutkuje redukcją strat w procesie przesyłu.
• Minimalizacja kosztów – zastosowanie jednego falownika zarządzającego pracą różnych paneli jest tańszym rozwiązaniem od inwestycji w większą liczbę mikroinwerterów, jakie są wykorzystywane przy równoległym łączeniu poszczególnych modułów.

Szeregowe łączenie modułów nie jest jednak rozwiązaniem pozbawionych wad. Instalatorzy chcący montować panele szeregowo, powinni pamiętać o następujących minusach takiej decyzji.

• Zwiększone ryzyko wynikające z wyższego napięcia – błędy montażowe popełnione w przypadku układu z wysokim napięciem niosą za sobą niebezpieczeństwo powstania łuku elektrycznego.
• Słabsza praca w warunkach zacienienia – gdy stosujemy łączenie paneli w sposób szeregowy, musimy wziąć pod uwagę, że funkcjonowanie najsłabszego modułu w układzie determinuje pracę całego łańcucha, więc w przypadku zacienienia czy zanieczyszczenia panelu, układ pracuje gorzej. Pomocne w uniknięciu takiej sytuacji będzie zastosowanie optymalizatorów mocy.

Równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych

Innym sposobem zespalania modułów jest łączenie paneli fotowoltaicznych równolegle. W tym przypadku mamy do czynienia z sytuacją, w której rośnie sumaryczne natężenie, natomiast napięcie w obwodzie jest równe napięciu na pojedynczym module. Równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych jest realizowane odwrotnie do szeregowego, a mianowicie „plus” łączy się z „plusem”, a „minus” z „minusem”. Konsekwencją takiego rozwiązania jest moc będąca iloczynem stałego napięcia paneli oraz sumy natężeń prądu.

Z równoległego łączenia paneli fotowoltaicznych korzysta się przede wszystkim w:

• instalacjach PV o dużej mocy, gdzie trzeba połączyć wiele stringów i wykorzystać falowniki charakteryzujące się szerszym zakresem prądów wejściowych,
• fotowoltaice niskonapięciowej, która wykorzystuje mikrofalowniki,
• instalacjach wyspowych wyposażonych w regulatory ładowania PWM.

Ogólnie rzecz ujmując, równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych to optymalne rozwiązanie, gdy zależy nam na większej wydajności prądowej.

Łączenie równoległe paneli fotowoltaicznych – plusy i minusy

Tak samo, jak w przypadku łączenia szeregowego modułów, tak i w kontekście równoległego zespalania modułów możemy mówić o wadach i zaletach takiego rozwiązania. Dlaczego równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych może być opłacalne?

• Zwiększone bezpieczeństwo – zastosowanie takiego połączenia redukuje ryzyko wystąpienia łuku elektrycznego i doprowadzenia do sytuacji, w której wybuchnie pożar systemu PV. Wynika to z faktu, że przez taką instalację przepływa prąd o niższym napięciu.
• Możliwość uzyskania wyższej mocy i wydajności w sytuacji częściowego zacienienia – dużym plusem łączenia równoległego jest to, że wszystkie moduły działają niezależnie od siebie. Dzięki temu wystąpienie zabrudzeń, uszkodzeń czy częściowego zacienienia na jednym module, nie wpłynie na pracę pozostałych elementów łańcucha.
• Prostszy proces rozbudowy instalacji i wymiany modułów – wspomniana niezależność działania paneli ma również ten plus, że zastąpienie uszkodzonego modułu nowym lub zwiększenie liczby paneli nie będzie dla instalatora tak kłopotliwe, jak w przypadku systemów wykorzystujących połączenie szeregowe.

Równoległe łączenie paneli fotowoltaicznych cechuje się jednak również pewną istotną wadą. Wiąże się ono z większym ryzykiem strat energetycznych, będących wynikiem wyższego natężenia prądu przepływającego przez system. W istotny sposób może to wpływać na wydajność instalacji PV z uwagi na ryzyko strat przesyłowych. Aby minimalizować to zagrożenie, instalator powinien zastosować przewody o większej długości i grubości.

Czy można połączyć panele fotowoltaiczne o różnych parametrach?

Wielu instalatorów zastanawia się, czy można łączyć różne panele fotowoltaiczne. Nie jest to rozwiązanie optymalne, dlatego należy się go wystrzegać. Szczególnie niewskazane jest szeregowe łączenie paneli o różnej charakterystyce prądowej oraz równoległe łączenie paneli o różnej charakterystyce napięciowej. Wpływa to bardzo negatywnie na moc całego układu oraz powoduje ryzyko jego uszkodzenia.

Skoro wspomnieliśmy temat mocy, to warto zadać pytanie: czy można łączyć panele fotowoltaiczne o różnej mocy? Ponownie musimy zaprzeczyć, choć z pewnym wyjątkiem. Takie rozwiązanie może być zastosowane, gdy postanowimy zastosować połączenie równoległe paneli z użyciem mikrofalowników, które zastosujemy oddzielnie dla każdego panelu. W takiej sytuacji moduły będą funkcjonować niezależnie i pojedynczy element układu nie będzie wpływać na pracę pozostałych.

Podsumowanie

Prawidłowe łączenie paneli fotowoltaicznych odgrywa bardzo istotną rolę podczas tworzenia instalacji PV. Wyróżniamy dwa podstawowe sposoby łączenia paneli fotowoltaicznych – szeregowo i równolegle. Wybór odpowiedniego rozwiązania jest podyktowany między innymi tym, jakie są zalecenia producenta, rodzaj instalacji czy ewentualne plany dalszej rozbudowy systemu. Przed podjęciem decyzji należy również dokładnie zapoznać się z zaletami i wadami każdego ze sposobów łączenia paneli fotowoltaicznych. Instalator przygotowujący się do montażu powinien pamiętać również, że zazwyczaj łączenie paneli fotowoltaicznych o różnej mocy nie jest optymalnym rozwiązaniem, chyba że decyduje się na połączenie równoległe z wykorzystaniem oddzielnych mikrofalowników dla każdego modułu.

Jako hurtownia fotowoltaiczna Sklep Soltech oferujemy szeroki wybór różnego rodzaju modułów PV. W naszej ofercie można znaleźć m.in. wysokiej jakości panele monokrystaliczne wielu renomowanych producentów. Wybór jest tak duży, że instalator nie musi zastanawiać się, czy można łączyć panele monokrystaliczne z polikrystalicznymi. W naszym asortymencie dostępne są także różnorodne falowniki i zestawy fotowoltaiczne uznanych marek. Instalatorzy, którzy zdecydują się złożyć większe zamówienie, mogą spodziewać się atrakcyjnych rabatów. Dodatkowo zapewniamy pomoc kompetentnego technika w doborze komponentów oraz bezpieczny transport zamówionych produktów.

Zapraszamy do kontaktu.