Szeregowe i równoległe łączenie modułów w instalacji fotowoltaicznych

Od czego przede wszystkim zależy napięcie i prąd płynący z generatora fotowoltaicznego do falownika? Najoczywistszą odpowiedzią jest – od warunków pogodowych. Jednak te czynniki w równej mierze zależą także od sposobu połączenia modułów fotowoltaicznych.

Napięcie i natężenie prądu a konfiguracja generatora fotowoltaicznego

W kontekście fotowoltaiki należy wiedzieć o kilku zasadach odnoszących się do warunków pogodowych. Przede wszystkim trzeba pamiętać o tym, że napięcie pozostaje pod wpływem temperatury. Zmienia się ono średnio o 3% na 10°C. W niewielkim stopniu  na napięcie wpływają warunki oświetlenia.

Zupełnie odwrotnie sytuacja wygląda w przypadku natężenia prądu – zmienia się ono proporcjonalnie do warunków słonecznych, natomiast istotnego wpływu nie ma na nie temperatura.

W jaki sposób połączyć moduły – szeregowo, czy równoległe? To zależy przede wszystkim od technicznych wymagań pracy inwertera. Jak wskazuje Bogdan Szymański: Z jednej strony połączenia szeregowe i uzyskanie wyższego napięcia jest korzystniejsze z punktu widzenia pracy falownika, z drugiej strony połączenie równoległe jest bardziej wydajne z punktu widzenia efektu zacienienia i uzyskania maksymalnej mocy połączonych modułów.

Konfigurując generator fotowoltaiczny, moduły łączymy w taki sposób, by uzyskać odpowiednie parametry prądu i napięcia. Równoległe połączenie modułów fotowoltaicznych nie jest możliwe w przypadku modułów PV o różnym napięciu. Takie połączenie powoduje proporcjonalny wzrost natężenia prądu, natomiast napięcie pozostaje stałe i równe napięciu nominalnemu modułu PV.

Wyjątkiem jest tutaj firma SolarEdge, gdzie każdy panel fotowoltaiczny ma własny optymalizator mocy.

Niedopasowanie prądowe i napięciowe w połączeniu szeregowym i równoległym

W instrukcjach wszystkich instalacji fotowoltaicznych są wyraźne wskazania, by nie łączyć modułów PV o różnych parametrach elektrycznych, a także, by nie łączyć modułów zakupionych u różnych producentów. To samo dotyczy systemów mocowań paneli fotowoltaicznych. Te powinniśmy zawsze kupować u jednego producenta, jeśli chcemy zachować gwarancję. Jednak, nawet gdy trzymamy się wskazówek i instrukcji – między połączonymi modułami będzie dochodzić do niedopasowania prądowego lub napięciowego. Wynika to przede wszystkim z zacienienia obszaru, na którym znajdują się panele.

W połączeniu szeregowym modułów fotowoltaicznych niedopasowanych prądowo i napięciowo, napięcie równe będzie sumie napięć poszczególnych modułów, a natężenie obniży się do wartości prądu najsłabszego modułu. W równoległym połączeniu modułów niedopasowanych prądowo i napięciowo, to natężenie prądu będzie równe sumie prądów poszczególnych modułów PV, natomiast wartość napięcia układu bliska będzie średniej sumie napięć poszczególnych modułów PV. W obu przypadkach połączeń ponownie, wyjątek stanowią moduły SolarEdge.

 

Artykuł powstał na podstawie książki Bogdana Szymańskiego, Instalacje fotowoltaiczne, Kraków 2017.

Dodaj komentarz