Paneles Solares: Conexión en Serie
Bienvenido a esta página de información de MPPTSOLAR.
Después de haber aprendido en la guía anterior cómo conectar los paneles solares en paralelo, en esta guía te enseñaremos cómo conectarlos en serie para obtener en la salida un aumento de la tensión disponible, manteniendo sin alteraciones la corriente nominal.
Además, te explicaremos la diferencia entre una conexión en serie de dos o más paneles fotovoltaicos idénticos y una conexión en serie de dos o más paneles fotovoltaicos con diferentes características técnicas. Y por fin, te proporcionaremos consejos válidos y prácticos para obtener un sistema realmente eficiente y para evitar el temido efecto de punto caliente (efecto hotspot) que puede presentarse en presencia de nubosidad parcial en el cielo o cuerpos de sombra a lo largo de nuestra cadena de paneles.
¿Qué es un panel fotovoltaico y qué es una celda solar?
Bueno, para entender mejor la conexión en serie, ¡comencemos con una pequeña teoría sobre el panel fotovoltaico! Un panel fotovoltaico es un dispositivo optoelectrónico formado por varias células fotoeléctricas (también llamadas celdas fotovoltaicas o celdas solares) normalmente conectadas en serie. Uno de los paneles para autocaravanas y imbarcaciones más comercializados es el modelo SPC190 (190W). Este panel está compuesto por 36 celdas solares de silicio monocristalino conectadas en serie.
Una celda solar es un elemento que tiene la capacidad de transformar la energía solar en energía eléctrica a través la captura de los rayos del sol. Este fenómeno se conoce como el efecto fotovoltaico. Las celdas solares que encontramos principalmente en el mercado están elaboradas con material semicristalino (silicio) y presentan una coloración negra o azul.
Conexión en serie de dos o más paneles solares idénticos
Si tenemos dos o más paneles solares con la misma corriente y potencia, y queremos aumentar la tensión, la conexión adecuada para nosotros es la conexión en serie.
Al conectar varios paneles en serie se aumenta la tensión del sistema. En un sistema fotovoltaico, cuanto mayor es la tensión del sistema y menores son las pérdidas de energía a lo largo de los cables. Para conocer la tensión máxima del sistema que podemos obtener, debemos verificar el valor Maximum System Voltage, que normalmente se informa en la etiqueta del panel.
Después de estas aclaraciones, veamos cómo se lleva a cabo la conexión en serie. Es muy simple. Como se puede ver claramente en la figura, es suficiente conectar el polo positivo de un panel al polo negativo del otro y en la salida encontraremos una duplicación del voltaje. Considerando el ejemplo de la figura, dos paneles de 12V 5A conectados en serie, producen a la salida una tensión de 24V y una corriente de 5A. La corriente permanece sin cambios.
Paralelamente a cada panel, hemos insertado un diodo, llamado diodo de derivación (que no debe confundirse con el diodo de bloqueo), que tiene una función particular, que explicaremos más adelante.
¿Qué sucede en caso de sombreado?
Para obtener un excelente rendimiento de todo el sistema fotovoltaico, es importante que los paneles no generen sombra uno al otro, que tengan el mismo ángulo y que sean ubicados lejos de posibles causas de sombreado como por ejemplo pueden ser árboles, postes o diversas protuberancias. Naturalmente, en caso de sombreado debido a las condiciones climáticas no es posible hacer mucho desde el punto de vista físico. Conocer el comportamiento de toda la cadena en caso de sombreado es esencial para evitar una disminución drástica del rendimiento en la producción de energía eléctrica.
Como se explicó anteriormente, un panel fotovoltaico se compone de varias celdas solares conectadas en serie. Si una parte del panel está oscurecida, en esa parte se forma una alta resistencia que dificulta la circulación de la corriente. En el peor de los casos, las celdas solares sombreadas, en lugar de producir energía, la absorben. La corriente que fluye a través de ellas, debido al efecto Joule, causa un aumento de la temperatura y este aumento puede incluso causar el incendio de las celdas o que se derritan las soldaduras (efecto de punto caliente).
Por lo tanto, está claro cómo la presencia de una pequeña sombra puede provocar una grave pérdida de energía en todo el sistema. Para evitar, o reducir este problema, algunos fabricantes de paneles fotovoltaicos han dividido el panel en varias secciones formadas por un cierto número de celdas y en cada sección se ha insertado un diodo de derivación (diodo de bypass). Este diodo tiene la función de excluir la sección del panel que está en la sombra, de modo que esta sección no afecte negativamente a todo el panel.
Por lo tanto, es muy importante elegir, al diseñar el sistema fotovoltaico, paneles que tengan diodos de derivación. Mientras más diodos de derivación tengan, en más secciones está dividido el panel. Pero, ¿qué pasa si la sombra cubre un panel entero y los otros no? Aquí debemos ser nosotros quienes insertemos un diodo de derivación en paralelo a cada panel. De esta manera, si un panel está sombreado, se excluirá por medio del diodo de derivación y no afectará negativamente la producción de los otros paneles conectados en serie. En un sistema fotovoltaico conectado a la red (grid-connected), el rol fundamental de la búsqueda del punto de máxima potencia (MPPT) lo realiza el inversor fotovoltaico; mientras que en un sistema fotovoltaico autónomo (stand alone), el rol lo desempeña el regulador de carga MPPT.
¿Qué diodo de derivación elegir?
La elección del diodo de derivación debe estar basada en dos facores: el primer factor es la correcta protección de la cadena en caso de sombreado y el segundo factor es la menor disipación de potencia en el diodo. Por lo tanto, es importante elegir diodos particulares, llamados diodos Schottky, que puedan soportar sin inconveniente la corriente de los paneles y que tengan una bajísima tensión umbral. Mientras más baja sea la tensión umbral, menor es la disipación de potencia fotovoltaica en el diodo.
Conexión en serie de dos o más paneles solares diferentes
Si tienes dos o más paneles fotovoltaicos con la misma tensión pero con diferente corriente, NO es posible conectarlos en serie, en cambio es posible conectarlos en paralelo. La conexión en paralelo permite aumentar la corriente manteniendo la misma tensión. Para obtener más información, visita la página sobre cómo conectar los paneles solares en paralelo.
Menú
