¿Conectar los módulos solares en serie o en paralelo? Diferencias, beneficios y consejos
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Stefano Fonseca es un ingeniero de energía y medio ambiente con más de seis años de experiencia en equipos técnicos de construcción (TGA). Combina la experiencia técnica con la pasión por la comunicación comprensible. Durante más de cinco años, ha escrito como editor independiente sobre energía renovable y vida sostenible, en particular sobre la energía fotovoltaica y las bombas de calor.
El rendimiento de un sistema fotovoltaico depende no solo de la calidad de los módulos, sino también de cómo estén conectados entre sí. Especialmente cuando hay varias áreas de techo o condiciones de iluminación cambiantes, surge una pregunta central: ¿cuál es la mejor manera de conectar los módulos solares? En este artículo, aprenderá todo lo que necesita saber sobre la conexión de módulos solares en serie y en paralelo.
¿Qué es una conexión en serie de módulos solares?
Cuando los módulos solares se conectan en serie, los polos positivo y negativo de los módulos se conectan entre sí. La tensión de los módulos individuales se suma y la corriente permanece igual. Esta conexión es adecuada para sistemas con una orientación uniforme y sin sombreado. Permite un alto voltaje del sistema y una fácil conexión al inversor con un solo rastreador MPP.
¿Qué es una conexión en paralelo de paneles solares?
Cuando los módulos solares se conectan en paralelo, la tensión permanece igual mientras se suma la corriente de los módulos individuales. Esta conexión es especialmente adecuada para módulos parcialmente sombreados o con orientaciones diferentes, ya que cada módulo puede funcionar de forma independiente. El rendimiento se mantiene más estable cuando está sombreado, pero el cableado es más complejo y se requieren inversores u optimizadores especiales.
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Conecte los módulos solares en serie o en paralelo: una descripción general de las diferencias
Cuando se conecta en serie, la tensión aumenta con cada módulo y la corriente permanece igual. Cuando se conecta en paralelo, la tensión permanece igual y la corriente aumenta. Las conexiones en serie son adecuadas para superficies sin sombra; las conexiones paralelas son mejores cuando están sombreadas o tienen diferentes orientaciones. El inversor también debe adaptarse en función de la conexión.
La siguiente es una comparación completa entre conexiones en serie y en paralelo.
¿Cuándo se deben conectar los módulos en serie?
Los módulos solares deben conectarse en serie cuando todos los módulos estén orientados de la misma manera y no estén sombreados. Esta conexión asegura un voltaje más alto mientras se mantiene la misma corriente y es ideal para sistemas con un inversor adecuado. Es particularmente eficiente en condiciones uniformes y reduce los costos de cableado.
¿Cuándo es mejor una conexión en paralelo?
Una conexión en paralelo es más adecuada cuando los módulos solares están orientados de manera diferente o están parcialmente sombreados. En esta configuración, cada módulo funciona de forma independiente, lo que minimiza las pérdidas de energía debidas al sombreado. La conexión en paralelo también es ventajosa para sistemas pequeños de 12 o 24 voltios con un voltaje de sistema bajo, como los sistemas independientes. Sin embargo, requiere algo especial inversores o controlador de carga.
Conexión combinada: en serie y en paralelo
La conexión híbrida implica una serie de conexiones en serie (Cuerdas) conectados entre sí en paralelo. Un ejemplo típico: dos cadenas, cada una con cinco módulos conectados en serie, se conectan en paralelo. Este método combina las ventajas de ambos tipos de circuitos: mayor voltaje debido a la conexión en serie y mayor amperaje debido a la conexión en paralelo.
Una conexión combinada es útil cuando se instalan muchos módulos y se deben conectar diferentes áreas de manera uniforme. Es especialmente adecuado para sistemas fotovoltaicos más grandes en viviendas unifamiliares con múltiples áreas de techo que tienen una orientación y radiación similares. Esta solución también puede ser ideal para inversores híbridos o sistemas de baterías con requisitos específicos de voltaje y corriente.
La interconexión combinada requiere un inversor con varios MPPT para optimizar ambas cadenas paralelas por separado. El voltaje total de las cadenas paralelas debe estar dentro del rango de voltaje de entrada permitido. Además, las secciones transversales de los cables y los fusibles deben diseñarse para el aumento de la corriente a través de la conexión en paralelo.
¿Cómo se conectan el MPPT y los inversores al circuito?
El MPPT (Maximum Power Point Tracker) garantiza que los módulos solares funcionen siempre con el voltaje y el amperaje óptimos. Ajusta dinámicamente los puntos de operación para obtener el máximo rendimiento de cada cadena conectada.
Para las conexiones en serie, un MPPT por cadena suele ser suficiente, ya que todos los módulos tienen las mismas condiciones. Para conexiones en paralelo o híbridas con varias cadenas, es importante que el inversor tenga varias entradas MPPT. Esta es la única forma de optimizar de forma independiente los grupos de módulos con diferentes niveles de luz u orientación.
Una entrada MPPT configurada incorrectamente puede hacer que toda la cadena funcione por debajo del nivel de un módulo sombreado. Por lo tanto, la combinación correcta del tipo de circuito, el número MPPT y el diseño del inversor es decisiva para el rendimiento.
¿Qué ocurre cuando se produce el sombreado?
Dependiendo del tipo de conexión, el sombreado tiene un efecto diferente en la salida del sistema solar:
En el caso de un conexión en serie Un módulo sombreado afecta a toda la cadena. Como todos los módulos llevan la misma corriente, un eslabón débil reduce el rendimiento de todos los demás. En casos extremos, toda la cadena puede fallar. Los diodos de derivación de los módulos conducen la corriente a través de las celdas sombreadas, pero solo limitan parcialmente la pérdida de rendimiento.
En el caso de un conexión en paralelo Cada módulo funciona de forma independiente. Si un módulo está sombreado, su contribución solo disminuye; los módulos restantes continúan produciendo a plena capacidad. Por lo tanto, esta conexión es más adecuada para techos con sombra parcial contra árboles, chimeneas o buhardillas.
Los MPPT también ayudan a reducir las pérdidas de rendimiento cuando están sombreados. Si el inversor tiene varios MPPT, las cadenas con diferentes colores se pueden optimizar por separado. Para casos más complejos, haga una oferta optimizador de rendimiento o inversores de módulos para un control individual de los módulos aún más preciso.
Errores de interconexión comunes
A menudo se producen errores evitables al planificar e implementar la conexión del módulo, lo que puede reducir permanentemente el rendimiento de la instalación fotovoltaica. Los escollos más importantes:
- Demasiados módulos conectados en serie: Si se supera la tensión máxima de entrada del inversor, especialmente a bajas temperaturas, pueden producirse daños o paradas.
- Módulos orientados de manera diferente en una cadena: Los módulos con diferentes inclinaciones o direcciones cardinales generan diferentes amperajes. Cuando se conectan en serie, el módulo más débil ralentiza toda la cadena.
- No se tiene en cuenta el sombreado parcial de la cadena: Los módulos sombreados reducen drásticamente el rendimiento de toda la cadena. La colocación debe planificarse sin sombrear ni utilizar la lógica MPPT.
- Mezcla de diferentes tipos de módulos en una cadena: Los módulos con datos de rendimiento diferentes (por ejemplo, potencia, voltaje) no deben conectarse entre sí. De lo contrario, funcionan de manera ineficiente y generan pérdidas de energía.
- Falta de protección cuando se conecta en paralelo: Si se conectan varias cadenas en paralelo, es posible que haya flujos de retorno. Por lo tanto, la protección con fusibles o bloques de reflujo es absolutamente necesaria.
- Número MPPT del inversor planificado incorrectamente: Si solo hay un MPPT, no se pueden optimizar de forma independiente cadenas con orientaciones diferentes. Esto reduce la producción general del sistema.
- Tamaño de cable incorrecto: Los cables demasiado delgados provocan pérdidas debido al calentamiento. En el caso de conexiones en paralelo con una corriente más alta, la sección transversal debe ajustarse en consecuencia.
Consejos para planificar la conexión
Una conexión bien pensada es crucial para el rendimiento a largo plazo del sistema fotovoltaico. Con los siguientes consejos, se pueden evitar los errores típicos y el sistema se puede adaptar de manera óptima a las condiciones estructurales:
- Analice el sombreado desde el principio: La posible sombra de los árboles, las chimeneas o los edificios vecinos debe identificarse ya en la fase de planificación. Las herramientas como el escaneo LiDAR o la fotogrametría ayudan a identificar las áreas críticas con precisión.
- Agrupe los módulos con la misma orientación en una cadena: Los circuitos en serie solo deben contener módulos que estén orientados e inclinados de la misma manera. Esto asegura que todos los módulos funcionen en el mismo ángulo solar y que la cadena funcione de manera eficiente.
- Utilice las entradas MPPT con prudencia: Si hay diferentes lados del techo (por ejemplo, este/oeste), las cadenas deben conectarse por separado a una entrada MPPT separada del inversor. De este modo, cada página se puede optimizar de forma individual.
- Calcule el voltaje y la corriente con la reserva de temperatura: La tensión de circuito abierto aumenta cuando hace frío. Cuando se conecte en serie, asegúrese de que no se supere la tensión máxima de entrada del inversor, incluso en invierno.
- Compruebe la compatibilidad de los módulos y los inversores: El voltaje y la corriente de las cadenas conectadas deben estar dentro de los rangos de entrada permitidos del inversor. Las hojas de datos del fabricante ayudan con la coordinación.
- No mezcle los tipos de módulos: Utilice únicamente módulos idénticos con el mismo valor nominal dentro de una cadena. Los circuitos mixtos provocan pérdidas de potencia y un comportamiento desigual cuando se exponen a la luz.
- No olvide los fusibles cuando esté conectado en paralelo: Las cadenas paralelas pueden generar flujos de retorno. Por lo tanto, cada cuerda debe estar asegurada para evitar incendios o daños al equipo.
- Ajuste el tamaño del cable: La corriente más alta de las conexiones paralelas requiere líneas más gruesas. Planifique las secciones transversales de los cables de forma que se minimicen las pérdidas de tensión y se eviten las cargas térmicas.
¿Se pueden combinar diferentes módulos?
Si es posible, no se deben combinar diferentes módulos solares, ya que tienen diferentes propiedades eléctricas. En un circuito en serie, el módulo más débil limita el rendimiento de todos los demás. En un circuito paralelo, las fluctuaciones de voltaje pueden provocar una pérdida de eficiencia. Una combinación solo es útil con optimizadores de rendimiento especiales o cadenas separadas en MPPT separados.
¿Se pueden extender las cadenas más adelante?
Las cadenas se pueden extender más adelante si el voltaje y la corriente permanecen dentro de los límites del inversor. Los nuevos módulos deben ser idénticos a los existentes o estar conectados por separado a un MPPT separado. Los cambios deben planificarse cuidadosamente y probarse eléctricamente, ya que las expansiones incorrectas pueden afectar el rendimiento de todo el sistema.
Conclusión: serie o paralelo, ¿qué es mejor?
La elección de una conexión en serie o en paralelo depende de las condiciones del sitio. Si desea obtener altos rendimientos, debe adaptar la conexión específicamente a la ubicación de los módulos, al inversor y al autoconsumo, idealmente con el apoyo de empresas especializadas o herramientas de planificación.
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