Come collegare due o più pannelli solari fotovoltaici in serie


solare eolicoPannelli Solari: Collegamento in serie



collegamento serie pannelli solari fotovoltaici


Ben trovati in questa pagina informativa di Mppt Solar. Dopo aver imparato nel precedente articolo come collegare in parallelo i pannelli solari fotovoltaici, in questa pagina vi insegneremo come collegarli in serie in modo da ottenere in uscita un aumento della tensione disponibile, mantenendo inalterata la corrente nominale. Vi spiegheremo inoltre la differenza tra un collegamento in serie di due o più pannelli fotovoltaici uguali ed un collegamento in serie di due o più pannelli fotovoltaici con caratteristiche tecniche diverse. Infine vi forniremo validi e pratici consigli per ottenere un sistema davvero efficiente ed evitare il temuto effetto hotspot che si può verificare in presenza di parziale nuvolosità nel cielo o corpi d'ombreggiamento lungo la nostra stringa di pannelli.




Cos'è un pannello fotovoltaico e una cella solare?

Bene, per comprendere meglio il collegamento serie, iniziamo con un po di teoria sul pannello fotovoltaico! Un pannello fotovoltaico è un dispositivo optoelettronico realizzato da più celle fotovoltaiche collegate normalmente in serie. In Italia il pannello più commercializzato è da 230Wp 32V ed è composto da 60 celle solari in silicio policristallino collegate in serie. Una cella fotovoltaica, o cella solare è un elemento che ha la capacità di trasformare l'energia solare in energia elettrica attraverso la cattura dei raggi solari. Questo fenomeno è conosciuto con il nome di effetto fotovoltaico. Le celle solari che troviamo maggiormente in commercio sono realizzate in materiale semicristallino (silicio) e presentano una colorazione nera o blu.




Collegamento in serie di due o più pannelli fotovoltaici uguali

Se abbiamo due o più pannelli fotovoltaici di uguale corrente e potenza, e desideriamo aumentare la tensione, il collegamento che fa al caso nostro è il collegamento in serie.


collegamento pannelli in serie

Collegando più pannelli in serie si aumenta la tensione di sistema. In un impianto fotovoltaico maggiore è la tensione di sistema e minori sono le perdite di energia lungo i cavi. Per sapere la massima tensione di sistema che possiamo ottenere, bisogna controllare il valore Maximum System Voltage, riportato normalmente sull'etichetta dei pannelli. Dopo queste precisazioni, vediamo come avviene il collegamento in serie. È molto semplice. Come è ben visibile nella figura a sinistra, è sufficiente collegare il polo positivo di un pannello al polo negativo dell'altro e in uscita troveremo un raddoppio della tensione. Considerando l'esempio della figura, due pannelli da 12V 5A collegati in serie, producono in uscita una tensione di 24V ed una corrente di 5A. La corrente rimane invariata. In parallelo ad ogni pannello abbiamo inserito un diodo, chiamato diodo di bypass (da non confondere con il diodo di blocco), che ha una funzione particolare, che spiegheremo più avanti.



Cosa succede in caso di ombreggiamento?

Per ottenere un ottimo rendimento dell'intero impianto fotovoltaico è bene che i pannelli non si facciano ombra l'un l'altro, che abbiano la stessa angolazione e che siano posizionati lontano da possibili cause di ombreggiamento come per esempio possono essere alberi, pali o sporgenze varie. Naturalmente in caso di ombreggiamento dovuto alle condizioni climatiche fisicamente non è possibile fare molto. Conoscere il comportamento dell'intera stringa in caso di ombreggiamento risulta essenziale per evitare drastici cali di rendimento della produzione di energia elettrica. Come abbiamo spiegato precedentemente, un pannello fotovoltaico è composto da più celle solari collegate in serie. Se una parte del pannello viene oscurata, in quella parte si viene a formare un'alta resistenza che ostacola la circolazione della corrente. Nel peggiore dei casi le celle solari ombreggiate anzichè produrre energia, l'assorbono, diventando dei carichi. La corrente che le attraversa, per effetto joule, provoca un aumento di temperatura e questo aumento di temperatura può addirittura causare l'incendio delle celle o lo scioglimento delle saldature (effetto hotspot).


ombreggiamento pannelli fotovoltaici


Si capisce quindi come la presenza di una piccola ombra possa tradursi in una grave perdita di energia sull'intero impianto. Per evitare o meglio ridurre questo problema, alcune aziende produttrici di pannelli fotovoltaici hanno diviso il pannello in varie sezioni composte da un certo numero di celle e in ogni sezione è stato inserito un diodo di bypass. Questo diodo ha la funzione di escludere la sezione del pannello che si trova all'ombra, in modo che questa sezione non influisca negativamente sull'intero pannello. È quindi molto importante scegliere, durante la progettazione dell'impianto fotovoltaico, dei pannelli che abbiano i diodi di bypass. Più diodi di bypass hanno e in più sezioni è diviso il pannello. Ma se l'ombra copre un intero pannello e gli altri no? Ecco qui che dobbiamo essere noi ad inserire in parallelo ad ogni pannello un diodo di bypass. In questo modo se un pannello si trova ombreggiato, verrà escluso mediante il diodo di bypass e non influenzerà negativamente la produzione degli altri pannelli collegati in serie. In un impianto fotovoltaico connesso alla rete (grid-connected), il ruolo fondamentale di cercare il massimo punto di potenza (MPPT) viene svolto dall'inverter grid-connected; mentre in un impianto fotovoltaico ad isola (stand alone) il ruolo viene svolto dal regolatore di carica mppt.



Quale diodo di bypass scegliere?

La scelta del diodo di bypass deve essere basata su due fattori: il primo fattore è la corretta protezione della stringa in caso di ombreggiamento ed il secondo fattore è la minore dissipazione di potenza sul diodo stesso. È quindi importante scegliere particolari diodi, chiamati diodi Schottky, che possano sopportare tranquillamente la corrente dei pannelli e che abbiano una bassissima tensione di soglia. Più bassa è la tensione di soglia e minore è la dissipazione di potenza fotovoltaica sul diodo.



Collegamento in serie di due o più pannelli fotovoltaici diversi

Se abbiamo due o più pannelli fotovoltaici con tensione uguale ma con corrente diversa NON è possibile effettuare il collegamento in serie ma è invece possibile collegarli in parallelo. Il collegamento in parallelo permette di aumentare la corrente, mantenendo la stessa tensione. Per maggiori informazioni, visita la pagina come collegare i pannelli fotovoltaici in parallelo.


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