Seriegeconnecteerde zonnepanelen

Seriegeconnecteerde zonnepanelen

Hoe series-verbonden zonnepanelen de spanning verhogen

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

Fotovoltaïsche zonnepanelen zijn halfgeleiderapparaten die zonlicht (bestraling) verbergen in elektrische DC-energie, maar het zijn de individuele zonnecellen van 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, 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. Meestal bestaan zonnepanelen uit 36, of 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 een zeer lage stroomvraag, genereert een fotovoltaïsche cel zijn maximale uitgangsspanning, gewoonlijk de open circuitspanning VOC genoemd.

Naarmate de vraag naar belastingsstroom van de cel toeneemt, is helderder zonlicht (gegeven in watt per vierkante meter, W / m2) nodig om de volledige uitgangsspanning te produceren. Er is echter een maximum aan de hoeveelheid stroom die een zonnecel kan genereren, ongeacht hoe helder en intens de straling van het licht 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 zonne-energietoepassing verhoogt in vergelijking met een enkel paneel.

Seriegeconnecteerde zonnepanelen

Seriegeconnecteerde zonnepanelen

Fotovoltaïsche panelen worden beoordeeld op basis van hun totale vermogen, of piekwatt, WP. Bijvoorbeeld, 50 Watt, 100 Watt, 245 Watt, etc. zodat verschillende van deze panelen die met elkaar zijn verbonden een aanzienlijke hoeveelheid zonne-energie kunnen produceren die in staat is om een huis van stroom te voorzien. Dan is het aansluiten van zonnepanelen een eenvoudige en effectieve manier om uw zonne-energiemogelijkheden te vergroten, maar het is belangrijk om te begrijpen hoe seriegekoppelde zonnepanelen zich gedragen.

Hoe zonnepanelen in serie aan te sluiten

Alle fotovoltaïsche zonnepanelen produceren een uitgangsspanning bij blootstelling aan zonlicht en we kunnen de spanningsuitgang van de panelen verhogen door ze in serie aan te sluiten. Dat is het aansluiten van zonnepanelen in serie verhoogt de spanning van het systeem, dus twee panelen die in serie zijn aangesloten, 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 stromen in serie tellen niet op.

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

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

Seriegeconnecteerde zonnepanelen van hetzelfde type
Seriegeconnecteerde zonnepanelen van hetzelfde type

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

Seriegeconnecteerde 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 snaar in totaal 36 volt (12 + 12 + 12) produceert bij 5,0 ampère, wat een totaal stringwattage van 180 watt (volt x ampère) oplevert, vergeleken met de 60 watt van één enkel paneel.

Dus als de seriereeks zou bestaan uit "n" aantal zonnepanelen met precies dezelfde kenmerken, dan zou de seriereeksspanning V1 maal "n" (V * n) volt zijn met de uitgangsstroom gelijk 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.

Seriegebonden zonnepanelen van verschillende voltages

Seriegebonden zonnepanelen van verschillende voltages

Bij deze methode zijn alle zonnepanelen van verschillende typen en dus vermogen maar hebben ze een gemeenschappelijk stroomvermogen. Wanneer de panelen in serie met elkaar worden verbonden, tellen de spanningen nog steeds hetzelfde op als voorheen, zodat de string 36 volt DC produceert bij 5,0 ampère, waardoor 180 watt wordt geproduceerd. Ook hier is de uitgangsspanning afhankelijk van het aantal aangesloten panelen, maar de snaarstroom blijft gelijk bij 5,0 ampère.

Seriegebonden zonnepanelen van verschillende voltages

Merk op dat terwijl de fabrikanten een standaard paneelspanning (6, 12, 24, 48 Volt, enzovoort) zullen vermelden die zeer weinig verandert met bestraling, de open-circuitspanning, VOC (dat is de spanning gemeten wanneer I = 0) van een paneel echter tot 25% hoger kan zijn dan de nominale spanning van de panelen, wat resulteert in overmatige overspanning voor grote snaren.

Terwijl 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 batterijlaadregelaars, omvormers, spanningsomvormers of DC-belastingen, enz.

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

Seriematig verbonden zonnepanelen van verschillende stromen

Seriematig verbonden zonnepanelen van verschillende stromen

Bij deze methode hebben alle zonnepanelen een verschillende stroomsterkte, maar hebben ze dezelfde nominale spanning. De afzonderlijke paneelspanningen zullen nog steeds bij elkaar optellen zoals voorheen, maar deze keer zal de stroomsterkte beperkt zijn tot de waarde van het laagste paneel in de seriereeks, in dit geval 1 ampère. Dan zal de serie string 36 volt produceren bij slechts 1,0 ampère.

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

Seriegebonden zonnepanelen van verschillende stromen-2

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

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

Zonnepanelen in serie van verschillende wattage's

Zonnepanelen in serie van verschillende wattage's

Laten we hier aannemen dat we drie zonnepanelen van 40 watt, 100 watt en 180 watt hebben die elk in een reeksstring 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.

Zonnepaneel stroom ratings

Zonnepaneel Stroom Ratings-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, tellen de spanningen bij elkaar op, zodat de totale uitgangsspanning, VT 42 volt (6 + 12 + 24) zal zijn. De uitgangsstroom wordt echter beperkt door het paneel met de laagste stroomuitgang, namelijk paneel nr. 1 met 6,67 ampère. Dan zal de serie string een maximaal uitgangsvermogen van slechts 280 watt (42 x 6,67) produceren, wat 12,5% lager is dan de verwachte 320 watt, dus de pv-array werkt alleen op 87,5% efficiëntie bij volle zon.

Final Series String-aansluiting

Final Series String-aansluiting

Serie verbonden zonnepanelen Samenvatting

We hebben hier gezien dat serie-aangesloten zonnepanelen een snaarspanning verhogen. Dus "serie aangesloten zonnepanelen zijn ongeveer spanning" als VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc. dus seriebedrading = meer spanning. Hoeveel pv-panelen u per serie string 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 circuitspanning, VOC-waarde bij het aansluiten op batterijregelaars en controllers.

Hoewel de spanning kan toenemen, is de snaarstroom gelijk aan de laagste paneelstroom. Als alle zonnepanelen dezelfde elektrische eigenschappen hebben dan zal de string 100% van het beschikbare vermogen produceren bij volle zon (1000 W/m2). Als de in serie verbonden pv-panelen verschillende wattages en vermogens hebben, is de snaarstroom beperkt tot de laagste paneelstroom, waardoor de efficiëntie van de snaar wordt verminderd, zelfs bij maximale bestraling.

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 besturen, waardoor uw geld wordt verspild aan het grotere paneel van 50 watt.

Fotovoltaïsche zonnepanelen zijn een geweldige manier om gratis elektrisch vermogen 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 serie te halen, zijn positionering, zonnehoek en de hoeveelheid irradinace net zo belangrijk als het gebruik van hetzelfde model zonnepaneel. Dat is of ze in serie met elkaar verbonden zijn of parallel verbonden zonnepanelen zijn. Een beetje nadenken bespaart u geld.

Voor meer informatie over in serie verbonden zonnepanelen, of om meer informatie te krijgen over de verschillende soorten zonnepanelen die beschikbaar zijn, of om de voor- en nadelen te verkennen van het gebruik van seriegekoppelde zonnepanelen om uw huis van stroom te voorzien, klik dan hier om uw exemplaar vandaag nog bij Amazon te bestellen en meer te weten te komen over het ontwerpen, bedraden en installeren van off-grid serie verbonden zonnepanelen om een fotovoltaïsch zonne-elektrisch systeem voor uw huis te creëren.

Sommige hoogwaardige zonnepanelen waarin u mogelijk geïnteresseerd bent en die met elkaar kunnen worden verbonden en in zonnepanelen kunnen worden gebruikt.

 

Laat een antwoord achter