Interconexión entre paneles solares fotovoltaicos
1.- Introducción
Hemos visto que los paneles solares fotovoltaicos y las baterías son parte de los cuatro componentes de todo un sistema fotovoltaico que aprovechan la “energía solar” para generar la electricidad y vivir con la ‘energía limpia’.
Cada panel solar y cada batería tienen su propia tensión nominal y amperaje. Éstos pueden ser conectados entre ellos de un modo u otro de acuerdo a la necesidad de tensión: “Serie o en Paralelo“.
Esquema: serie y paralelo
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2.- Circuitos o Instalaciones en Serie
Son circuitos donde el cableado se hace desde un extremo positivo (+) del panel a otro extremo negativo (-) del mismo. Por su puesto puede hacerse la conexión también desde un extremo negativo (-) del panel a otro positivo (+).
*Como principio técnico básico se sabe que en “toda instalación Conectada en Serie La Tensión de Corriente (V) se suma mientras que la Intensidad (I) de Corriente permanece sin adicionar”
Los circuitos en serie también se puede ilustrar con baterías o pilas de uso cotidiano.
2.1- Conexión física entre celdas
Apreciamos un panel o módulo de 36 celdas (o células de azul). Estas celdas están conectadas entre ellas a través de las cintas (2) como se ve en primera imagen.
Nótese que están conectadas una seguida de otra célula a través de las cintas conservando la conexión en serie (positivo->negativo->positivo).
Dos celdas solar en serie
Se aprecia este módulo o panel solar constituido de 36 células (4 filas de 9 células)
Panel fotovoltaico en serie
…….
2.2- Fórmula del principio básico en Serie
Ocurre entre celda y celda, también entre panel y panel, cumpliéndose el principio técnico básico: Las Tensiones (V) se suman más no las Intensidades (I).
V(total) = V(panel 1) + V(panel 2) + V(panel 3) + etc…..
I(Amp total) = I(Amp panel 1)
Paneles Fotovoltaicos en Serie
ss
3.- Instalaciones en Paralelo
Conexión en PARALELO: No ocurre en Celda y Celda pero sí entre Panel y Panel y cada tramo cumple las reglas en Serie y en Paralelo.
3.1- Fórmula del principio en Paralelo
*Como principio técnico básico se sabe que en “toda instalación Conectada en Paralelo La Intensidad (I) de Corriente se suma mientras que la Tensión de Corriente (V) permanece sin adicionar”
I(Amp total) = I(Amp panel 1) + I(Amp panel 2) + I(Amp panel 3) + etc…..
V(total) = V(de un panel 1)
La conexión paralela es cuando se conectan los terminales positivos de todos los paneles con un alambre transversal que los unen y todos los terminales negativos de todas las células en igual fijación transversal como se aprecia en la siguiente imagen:
Paneles Fotovoltaicos en Paralelo
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Remarcando. El cableado en paralelo aumenta la corriente producida más no la tensión.
En algunos casos las baterías se conectan en paralelo con la finalidad de lograr un total de amperios-hora (Ah) más significativo, esto para aumentar la capacidad de almacenamiento y prolongar el tiempo de funcionamiento del sistema. Estrategias técnicas.
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4.- Instalaciones Mixtas (Serie/Paralelas)
*No ocurre entre celda y celda pero sí entre panel y panel y cada tramo cumple los principios básicos tanto de Instalación en Serie y/o en Paralelo.
Importante.- En estos tres tipos de instalaciones la condición fundamental es que las celdas o los paneles o módulos tengan el mismo valor de tensión.
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Resumiento hasta aquí:
- En las conexiones en PARALELO los polos positivos se interconectan entre sí ( es decir los alambres de color rojo) a través de sus terminales correspondientes obviamente y; todos los negativos igual (alambre de color negro). Nos referimos de un panel fotovoltaico a otro panel fotovoltaico.
- Las conexiones en SERIE se intercalan los alambres, de un terminal/polo positivo a otro terminal/polo negativo y así sucesivamente.
- Mientras que la interconexión MIXTA, como su nombre lo dice, es combinada, intervienen ambos arriba mencionado pero teniendo que hacerlo en un mínimo de dos paneles solares fotovoltaicos como un grupo y otros dos polos solares fotovoltaicos como otro grupo. Entonces, un grupo puede estar instalado en Serie y el otro grupo en Paralelo.
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5.- Caso práctico-Ejemplo de Instalación
Tenemos disponibles los paneles solares fotovoltaicos de 50 Wp, 12 V y 4,2 Amp (datos comerciales disponibles en el mecado).
Nuestra necesidad es hacer trabajar un equipo versátil que opera con potencia entre 200 W y 300 W con tensión fija de 24 V, para lo cual necesitamos calcular la cantidad de paneles solar fotovoltaicos de 50 Watt pico, 12 V y 4.2 A.
Resolución al problema
Vamos a seguir los pasos de Instaladores que dominan estos cálculos sólo a través de unas tablas como la estamos viendo más abajo.
Nuestra intención es interpretar esta tabla como se presentan en muchos casos. La virtud de interpretación es importante, por lo que apoyamos con las siguientes explicaciones de ayuda. Primero hechemos una mirada a esta tabla.
Juego de paneles fotovoltaicos en serie y paralelo
Nota.- Podemos apreciar en la parte derecha tres colores para identificar la discusión: Respuesta Nro. 1 (fondo amarillo), Respuesta Nro. 2 (fondo anaranjado) y Respuesta Nro. 3 (fondo celeste).
1. En la instalación Nro. 1 (amarillo) hemos tratado de encontrar la máxima potencia 302.4 [72 x 4.2] Watts pero no logramos la Tensión que por ser una conexión en SERIE, suman las tensiones a 72 V [12V+12V+12V+12V+12V+12V], y eso no pide el proyecto.
2. En la instalación Nro. 2 (anaranjado), logramos también la máxima potencia 302.4 [25.2 x 12] Watts que nos pide el cliente pero no llegamos la Tensión requerida (24 V). En este caso por ser una instalación en PARALELO dicha Tensión es de 12 V ( y la Intensidad asciende a 25.2 A [4.2+4.2+4.2+4.2+4.2+4.2]. Principio de Conexiones.
3. En la disposición Nro. 3 (celeste) demostramos que el sistema cumple con los 24V de Tensión y alcanza una Potencia de 302.4 W [24×12.6] que es lo que nos piden. Como vemos, se ha recurrido a tres instalaciones en Serie (grupo 1, grupo 2 y grupo 3) que arrojan cada uno 24 V [12v+12v] con 4.2 Amp. Éstos, cada uno, se reinstalan en PARALELO para alcanzar los 12.6 Amp y 24 V con lo que se alncaza la solución 302.4 Watt [24×12.6].
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Respuesta:
Como se aprecia en el cuadro (pintado de celeste), se ha tenido que recurrir a una conexión Mixta:
Tres grupos de dos paneles conectados en Serie. Cada grupo arroja 100.8 W de Potencia para 24V te Tensión y luego estos tres grupos conectarlos en Paralelo para llegar a la Tensión de 24 V y 302.4 W, que es lo que requeríamos para solucionar el caso.
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5.- Conclusiones
5.1.- Los paneles solares fotovoltaicos se unen entre sí, buscando solución para lograr una Tensión y Potencia según proyecto. Ellos cumplen los principios técnicos básicos según montaje de los paneles fotovoltaicos e incluso respetando la agrupación en Serie de las celdas solar en un sistema.
5.2.- En Serie cuando se necesita sumar sus tensiones y en paralelo por necesidad de aumentar sus potencias. Es conocido también como ‘Asociación en Serie y Paralelo‘.
5.3.- Normalmente se asocian varios módulos solares fotovoltaicos para llegar a las condiciones de potencia, tensión e intensidad requerida. Incluso, se llega al caso de montar combinaciones de ambos sistemas serie y paralelo.
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