Serie aangesloten zonnepanelen

Serie aangesloten zonnepanelen

Hoe in serie geschakelde zonnepanelen de spanning verhogen

Begrijpen hoe in serie geschakelde zonnepanelen meer uitgangsspanning kunnen produceren, is een belangrijk onderdeel van het ontwerp van elk zonnestelsel en het begrijpen van een paar basisprincipes bij het verbinden van verschillende zonnepanelen zal helpen bij het ontwerpen en installeren van een fotovoltaïsch systeem om uw huis van stroom te voorzien een stuk eenvoudiger.

Fotovoltaïsche zonnepanelen zijn halfgeleiderapparaten die zonlicht (bestraling) omzetten in elektrische gelijkstroomenergie, maar het zijn de afzonderlijke zonnecellen van de PV-panelen die verantwoordelijk zijn voor het omzetten van het zonlicht in elektriciteit. Het vermogen van elk type PV-paneel is echter sterk afhankelijk van de intensiteit van het zonlicht dat op het oppervlak valt, evenals de oriëntatie, de bedrijfstemperatuur en de aangesloten belasting.

Zonnecellen zijn gemaakt van speciaal behandeld siliciummateriaal en ontworpen om zoveel mogelijk zonlicht te absorberen. Zonne-PV-cellen worden elektrisch met elkaar verbonden in serie en parallelle verbindingen binnen een paneel (module) om de gewenste uitgangsspanning en/of stroomwaarden voor dat paneel te produceren. Doorgaans bestaan zonnepanelen uit 36, 60 of 72 onderling verbonden zonnecellen.

De meeste silicium zonnecellen produceren ongeveer 0,5 tot 0,6 volt DC, wat het belangrijkste kenmerk is van een pn-junctie, wanneer er geen externe belasting is aangesloten. Als er geen belasting is aangesloten of als er een zeer lage stroomvraag is, genereert een fotovoltaïsche cel de maximale uitgangsspanning, gewoonlijk de open-circuit spanning, VOC, genoemd.

Naarmate de belastingsstroomvraag van de cel toeneemt, is helderder zonlicht (uitgedrukt in watt per vierkante meter, W/m2) nodig om de volledige uitgangsspanning te produceren. Er is echter een maximale limiet aan de hoeveelheid stroom die een zonnecel kan genereren, hoe helder en intens de straling van het licht ook is.

Terwijl individuele zonnecellen met elkaar kunnen worden verbonden binnen een enkel PV-paneel, kunnen fotovoltaïsche zonnepanelen zelf in serie en/of parallelle combinaties met elkaar worden verbonden om een array te vormen die het totale beschikbare vermogen voor een bepaalde zonnetoepassing verhoogt in vergelijking met een enkel paneel.

Serie aangesloten zonnepanelen

Serie aangesloten zonnepanelen

Fotovoltaïsche panelen worden beoordeeld op basis van hun totale vermogen, of piekwatt, WP. Bijvoorbeeld 50 watt, 100 watt, 245 watt, enz., dus meerdere van deze panelen die met elkaar zijn verbonden, kunnen een aanzienlijke hoeveelheid zonne-energie produceren die een huis van stroom kan voorzien. Dan is het verbinden van zonnepanelen met elkaar een eenvoudige en effectieve manier om uw zonne-energiemogelijkheden te vergroten, maar het is belangrijk om te begrijpen hoe in serie geschakelde zonnepanelen zich gedragen.

Zonnepanelen in serie aansluiten

Alle fotovoltaïsche zonnepanelen produceren een uitgangsspanning bij blootstelling aan zonlicht en we kunnen de uitgangsspanning van de panelen verhogen door ze in serie te schakelen. Dat wil zeggen dat het in serie schakelen van zonnepanelen de spanning van het systeem verhoogt, dus twee in serie geschakelde panelen produceren het dubbele van de spanning in vergelijking met slechts één paneel, maar terwijl de spanningen optellen, blijft de stroomsterkte van elk paneel hetzelfde, dat wil zeggen dat stromen in serie niet kloppen.

Wanneer fotovoltaïsche zonnepanelen elektrisch in serie worden geschakeld, wordt de negatieve (-) pool van het eerste paneel aangesloten op de positieve (+) pool van het volgende (tweede) paneel, en de min (-) van het tweede paneel wordt aangesloten op de positieve (+) van het derde paneel, enzovoort totdat alle panelen met elkaar zijn verbonden.

In serie geschakelde zonnepanelen worden een string genoemd, vandaar het gebruik van het woord "snaar" betekent dat de panelen in serie zijn geschakeld. Merk op dat seriereeksen van PV-panelen parallel kunnen worden aangesloten om de totale stroom en dus meer vermogen te verhogen.

In serie geschakelde zonnepanelen van hetzelfde type
In serie geschakelde zonnepanelen van hetzelfde type

Hier zijn ALLE zonnepanelen van hetzelfde type en hetzelfde vermogen. De totale spanningsuitgang wordt de som van de spanningsuitgang van elk paneel, maar de reeksstroom van de strings is gelijk aan de paneelstromen zoals weergegeven.

In serie geschakelde zonnepanelen van hetzelfde type

Met behulp van dezelfde drie 12 volt, 5,0 ampère pv-panelen zoals hierboven weergegeven, kunnen we zien dat wanneer ze duidelijk met elkaar zijn verbonden in een seriereeks, de gecombineerde reeks in totaal 36 volt (12 + 12 + 12) produceert bij 5,0 ampère, wat een totaal snaarwattage van 180 watt (volt x ampère) oplevert, vergeleken met de 60 watt van één enkel paneel.

Dus als de reeksreeks zou bestaan uit een "n" aantal zonnepanelen met exact dezelfde kenmerken, dan zou de seriespanning V1 keer "n" (V*n) volt zijn, waarbij de uitgangsstroom gelijk is aan I1. Het totale vermogen van de snaar zal dus gelijk zijn aan V*I*n watt.

Laten we nu eens kijken naar het aansluiten van zonnepanelen in serie met verschillende nominale spanningen maar met identieke stroomwaarden.

In serie geschakelde zonnepanelen van verschillende spanningen

In serie geschakelde zonnepanelen van verschillende spanningen

Bij deze methode zijn alle zonnepanelen van verschillende typen en dus vermogen, maar hebben ze een gemeenschappelijke stroomwaarde. Wanneer de panelen in serie met elkaar zijn geschakeld, voegen de spanningen nog steeds hetzelfde toe als voorheen, zodat de string 36 volt DC produceert bij 5,0 ampère, wat 180 watt produceert. Nogmaals, de uitgangsspanning is afhankelijk van het aantal aangesloten panelen, maar de stroomsterkte van de string blijft hetzelfde op 5,0 ampère.

In serie geschakelde zonnepanelen van verschillende spanningen

Merk op dat hoewel de fabrikanten een standaard paneelspanning zullen vermelden (6, 12, 24, 48 volt, enzovoort) die heel weinig verandert met de instraling, de open-circuit spanning, VOC (dat is de spanning gemeten wanneer I = 0) van een paneel echter tot 25% hoger kan zijn dan de nominale spanning van het paneel, wat resulteert in overmatige overspanning voor grote strings.

Hoewel ons eenvoudige voorbeeld een nominale spanning van 36 volt heeft, kan deze mogelijk hoger zijn bij 45 volt (36 * 1.25). Dan is het dit spanningsniveau waarmee rekening moet worden gehouden bij het aansluiten van seriestrings op acculaadregelaars, omvormers, spanningsomvormers of DC-belastingen, enz.

Laten we eens kijken naar het aansluiten van zonnepanelen in serie met dezelfde spanningen maar verschillende stroomwaarden.

In serie geschakelde zonnepanelen met verschillende stromen

In serie geschakelde zonnepanelen met verschillende stromen

Bij deze methode hebben alle zonnepanelen een verschillende stroomsterkte, maar hebben ze dezelfde nominale spanning. De individuele paneelspanningen worden nog steeds opgeteld zoals voorheen, maar deze keer wordt de stroomsterkte beperkt tot de waarde van het laagste paneel in de seriestring, in dit geval 1 ampère. Dan produceert de seriereeks slechts 36 volt bij 1,0 ampère.

Dan is het, ongeacht het werkelijke maximale vermogen van de aangesloten panelen, het is het pv-paneel met de laagste stroomsterkte dat het totale vermogen van de seriereeks bepaalt. Onze drie bovenstaande panelen hebben bijvoorbeeld individuele vermogens van:

Serie aangesloten zonnepanelen van verschillende stromen-2

Het totale verwachte wattage van de drie PV-panelen komt dus op 108 watt, maar het beschikbare vermogen voor de aangesloten belasting is slechts 36 (36 volt maal 1 ampère) watt, waardoor het werkelijke wattage van de strings duidelijk wordt verminderd tot ongeveer 33% van het maximum, waardoor geld wordt verspild aan de aanschaf van de zonnepanelen met een hoger wattage. Het aansluiten van zonnepanelen in serie met verschillende stroomwaarden mag alleen voorlopig worden gebruikt, want zoals we hebben gezien, is het zonnepaneel met de laagste nominale stroom het paneel dat de stroomoutput van de hele array bepaalt.

Laten we nu eens kijken naar het aansluiten van zonnepanelen in serie met verschillende wattagewaarden, aangezien dit het meest voorkomende scenario is.

Zonnepanelen in series van verschillende wattages

Zonnepanelen in series van verschillende wattages

Laten we hier aannemen dat we drie zonnepanelen van elk 40 watt, 100 watt en 180 watt hebben die in een seriereeks met elkaar zijn verbonden. Je mag ervan uitgaan dat het totale wattage, PT 320 watt (40 + 100 + 180) zal zijn, maar dit zou niet het geval zijn. Omdat we de nominale spanning van elk paneel kennen, kunnen we de wet van Ohm gebruiken om de stroomsterkte van elk paneel te bepalen en het werkelijke uitgangsvermogen van de seriereeks te vinden.

Huidige classificaties van zonnepanelen

Huidige classificaties zonnepaneel-2


Dus voor paneel 1.

P1 = 40 watt, V1 = 6 volt, I1 = 6,67 ampère

en voor paneel 2.

P2 = 100 watt, V2 = 12 volt, I2 = 8,33 ampère

en Paneel 3.

P3 = 180 watt, V3 = 24 volt, I3 = 7,50 ampère

Zoals we eerder hebben gezien dat de spanningen bij elkaar optellen, dus de totale uitgangsspanning, VT zal 42 volt zijn (6 + 12 + 24). De uitgangsstroom wordt echter beperkt door het paneel met de laagste stroomuitgang, namelijk paneel nr. 1 bij 6.67 ampère. Dan produceert de seriestring een maximaal uitgangsvermogen van slechts 280 watt (42 x 6,67), wat 12,5% lager is dan de verwachte 320 watt, dus de pv-array werkt slechts op 87,5% efficiëntie in de volle zon.

Eindserie String Verbinding

Eindserie String Verbinding

Serie aangesloten zonnepanelen Samenvatting

We hebben hier in serie geschakelde zonnepanelen gezien die de spanning van een string verhogen. Dus "in serie geschakelde zonnepanelen gaan over spanning" aangezien VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc. dus seriebedrading = meer spanning. Hoeveel pv-panelen u per seriereeks aansluit, hangt af van de hoeveelheid spanning die u nastreeft of het aantal zonnepanelen dat u beschikbaar heeft, maar u MOET te allen tijde rekening houden met de mogelijke open-circuit spanning, VOS-waarde van de strings bij het aansluiten op batterijregelaars en controllers.

Hoewel de spanning kan toenemen, is de snaarstroom gelijk aan de laagste paneelstroomsterkte. Als alle zonnepanelen dezelfde elektrische eigenschappen hebben, dan zal de string 100% van het beschikbare vermogen produceren in de volle zon (1000 W/m2). Als de in serie geschakelde pv-panelen een verschillend wattage en classificatie hebben, dan is de stringstroom beperkt tot de laagste paneelstroom, waardoor de efficiëntie van de string wordt verminderd, zelfs bij maximale instraling.

Panelen van verschillende typen, monokristallijn of polykristallijn of met verschillende WP-wattagewaarden, bijvoorbeeld 40 watt samen met 50 watt, mogen niet in serie worden geschakeld, omdat ze niet het verwachte uitgangsvermogen van 90 watt (40 + 50) zouden produceren, omdat het onderste paneel de snaar zou aansturen, waardoor u uw geld verspilt aan het grotere paneel van 50 watt.

Fotovoltaïsche zonnepanelen zijn een geweldige manier om gratis elektrische stroom te produceren en zijn verkrijgbaar in een reeks wattagewaarden van minder dan 10 watt tot meer dan 200 watt voor veel zonne-energietoepassingen. Maar om het hoogste rendement uit uw seriereeks te halen, zijn positionering, zonnehoek en de hoeveelheid bestraling net zo belangrijk als het gebruik van hetzelfde model zonnepaneel. Dat wil zeggen of ze in serie met elkaar zijn verbonden of parallel geschakelde zonnepanelen zijn. Een beetje nadenken bespaart u geld.

Voor meer informatie over in serie geschakelde zonnepanelen, of om meer informatie te krijgen over de verschillende soorten zonnepanelen die beschikbaar zijn, of om de voor- en nadelen te ontdekken van het gebruik van in serie geschakelde zonnepanelen om uw huis van stroom te voorzien, klik hier om vandaag nog uw exemplaar bij Amazon te bestellen en meer te weten te komen over het ontwerpen, bedraden en installeren van off-grid in serie aangesloten zonnepanelen om fotovoltaïsche zonne-elektrische systemen voor uw huis te creëren.

Enkele zonnepanelen van hoge kwaliteit waarin u mogelijk geïnteresseerd bent, die met elkaar kunnen worden verbonden en kunnen worden gebruikt in zonnepanelen.

 

Laat een antwoord achter