Collegare i moduli solari in serie o in parallelo? Differenze, vantaggi e consigli

Le prestazioni di un impianto fotovoltaico dipendono non solo dalla qualità dei moduli, ma anche dal modo in cui sono collegati tra loro. Soprattutto quando ci sono diverse superfici del tetto o cambiano le condizioni di illuminazione, sorge una domanda centrale: qual è il modo migliore per collegare i moduli solari? In questo articolo imparerai tutto ciò che devi sapere sul collegamento dei moduli solari in serie e in parallelo.

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Cos'è una connessione in serie di moduli solari?

Quando i moduli solari sono collegati in serie, i poli positivo e negativo dei moduli sono collegati tra loro. La tensione dei singoli moduli viene sommata e la corrente rimane la stessa. Questa connessione è adatta per sistemi con orientamento uniforme e senza ombreggiatura. Consente un'elevata tensione di sistema e una facile connessione all'inverter con un solo tracker MPP.

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Cos'è una connessione parallela di pannelli solari?

Quando i moduli solari sono collegati in parallelo, la tensione rimane la stessa mentre viene sommata la corrente dei singoli moduli. Questa connessione è particolarmente adatta per moduli parzialmente ombreggiati o orientati in modo diverso, poiché ogni modulo può funzionare indipendentemente. La resa rimane più stabile quando è ombreggiata, ma il cablaggio è più complesso e sono necessari inverter o ottimizzatori speciali.

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Collegare i moduli solari in serie o in parallelo: una panoramica delle differenze

Se collegato in serie, la tensione aumenta con ogni modulo e la corrente rimane la stessa. Se collegato in parallelo, la tensione rimane la stessa e la corrente aumenta. Le connessioni in serie sono adatte per superfici non ombreggiate; le connessioni parallele sono migliori se ombreggiate o hanno orientamenti diversi. L'inverter deve inoltre essere adattato in base alla connessione.

Di seguito è riportato un confronto completo tra connessioni in serie e parallele.

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Quando è necessario collegare i moduli in serie?

I moduli solari devono essere collegati in serie quando tutti i moduli sono orientati nello stesso modo e non sono ombreggiati. Questa connessione garantisce una tensione più elevata mantenendo la stessa corrente ed è ideale per i sistemi con un inverter adatto. È particolarmente efficiente in condizioni uniformi e riduce i costi di cablaggio.

Quando è migliore una connessione parallela?

Una connessione in parallelo è più adatta quando i moduli solari sono orientati in modo diverso o sono parzialmente ombreggiati. In questa configurazione, ogni modulo funziona in modo indipendente, riducendo al minimo le perdite di potenza dovute all'ombreggiamento. La connessione in parallelo è vantaggiosa anche per piccoli sistemi a 12 o 24 volt con una bassa tensione di sistema, come i sistemi autonomi. Tuttavia, richiede particolari inverter o regolatore di carica.

Connessione combinata: in serie e in parallelo

La connessione ibrida prevede una serie di connessioni in serie (Corde) collegati tra loro in parallelo. Un esempio tipico: due stringhe, ciascuna con cinque moduli collegati in serie, sono collegate in parallelo. Questo metodo combina i vantaggi di entrambi i tipi di circuiti: maggiore tensione dovuta alla connessione in serie e amperaggio più elevato grazie alla connessione in parallelo.

Una connessione combinata è utile quando sono installati molti moduli e diverse aree devono essere collegate in modo uniforme. È particolarmente adatto per impianti fotovoltaici di grandi dimensioni su case unifamiliari con più superfici del tetto con orientamento e radiazione simili. Questa soluzione può essere ideale anche per inverter ibridi o sistemi di batterie con requisiti di tensione e corrente specifici.

L'interconnessione combinata richiede un inverter con diversi MPPT per ottimizzare separatamente entrambe le stringhe parallele. La tensione totale delle stringhe parallele deve rientrare nell'intervallo di tensione di ingresso consentito. Inoltre, le sezioni trasversali dei cavi e i fusibili devono essere progettati per l'aumento della corrente attraverso la connessione in parallelo.

Come sono collegati MPPT e inverter al circuito?

L'MPPT (Maximum Power Point Tracker) assicura che i moduli solari funzionino sempre alla tensione e all'amperaggio ottimali. Regola dinamicamente i punti operativi per ottenere le massime prestazioni da ogni stringa connessa.

Per le connessioni in serie, di solito è sufficiente un MPPT per stringa, poiché tutti i moduli hanno le stesse condizioni. Per le connessioni parallele o ibride con più stringhe, è importante che l'inverter abbia più ingressi MPPT. Questo è l'unico modo per ottimizzare in modo indipendente i gruppi di moduli con diversi livelli di luce o orientamento.

Un ingresso MPPT configurato in modo errato può far funzionare l'intera stringa al di sotto del livello di un modulo ombreggiato. La combinazione corretta tra tipo di circuito, numero MPPT e design dell'inverter è quindi decisiva per la resa.

Cosa succede quando si verifica l'ombreggiatura?

A seconda del tipo di connessione, l'ombreggiatura ha un effetto diverso sull'uscita del sistema solare:

Nel caso di connessione in serie Un modulo ombreggiato influisce sull'intera stringa. Poiché tutti i moduli trasportano la stessa corrente, un anello debole riduce le prestazioni di tutti gli altri. In casi estremi, l'intera stringa potrebbe fallire. I diodi di bypass presenti nei moduli conducono la corrente oltre le celle ombreggiate, ma limitano solo parzialmente la perdita di rendimento.

Nel caso di connessione parallela Ogni modulo funziona in modo indipendente. Se un modulo è ombreggiato, il suo contributo non fa che diminuire: i moduli rimanenti continuano a produrre a pieno regime. Questo collegamento è quindi più adatto per tetti con ombreggiamento parziale da alberi, caminetti o abbaini.

Gli MPPT aiutano anche a ridurre le perdite di rendimento quando sono ombreggiati. Se l'inverter è dotato di diversi MPPT, è possibile ottimizzare separatamente stringhe con sfumature diverse. Per casi più complessi, fai un'offerta ottimizzatore delle prestazioni o inverter di moduli per un controllo dei singoli moduli ancora più preciso.

Errori di interconnessione comuni

Spesso si verificano errori evitabili durante la pianificazione e l'implementazione del collegamento del modulo, il che può ridurre in modo permanente il rendimento dell'impianto fotovoltaico. Le insidie più importanti:

• Troppi moduli collegati in serie: Se la tensione di ingresso massima dell'inverter viene superata, soprattutto a basse temperature, possono verificarsi danni o arresti.
• Moduli orientati diversamente in una stringa: Moduli con diverse inclinazioni o direzioni cardinali generano amperaggi diversi. Se collegato in serie, il modulo più debole rallenta l'intera stringa.
• L'ombreggiatura parziale nella stringa non viene presa in considerazione: I moduli ombreggiati riducono drasticamente le prestazioni dell'intera stringa. Il posizionamento deve essere pianificato senza ombreggiature o utilizzando la logica MPPT.
• Combinazione di diversi tipi di moduli in un'unica stringa: I moduli con dati prestazionali diversi (ad esempio potenza, tensione) non devono essere collegati tra loro. Altrimenti, funzionano in modo inefficiente e generano perdite di potenza.
• Mancanza di protezione quando connesso in parallelo: Se più stringhe sono collegate in parallelo, sono possibili flussi di ritorno. La protezione con fusibili o blocchi di riflusso è quindi assolutamente necessaria.
• Numero MPPT dell'inverter pianificato in modo errato: Se è presente un solo MPPT, nessuna stringa con orientamento diverso può essere ottimizzata indipendentemente. Ciò riduce l'output complessivo del sistema.
• Dimensionamento errato del cavo: I cavi troppo sottili causano perdite dovute al riscaldamento. Nel caso di connessioni parallele con corrente più elevata, la sezione trasversale deve essere regolata di conseguenza.

Suggerimenti per la pianificazione della connessione

Una connessione ben congegnata è fondamentale per il rendimento a lungo termine dell'impianto fotovoltaico. Con i seguenti suggerimenti, è possibile evitare gli errori tipici e adattare il sistema in modo ottimale alle condizioni strutturali:

• Analizza subito l'ombreggiatura: La potenziale ombreggiatura da alberi, caminetti o edifici vicini dovrebbe essere identificata già nella fase di pianificazione. Strumenti come una scansione LiDAR o la fotogrammetria aiutano a identificare con precisione le aree critiche.
• Raggruppa i moduli con lo stesso orientamento in una stringa: I circuiti in serie devono contenere solo moduli orientati e inclinati allo stesso modo. Ciò garantisce che tutti i moduli funzionino con lo stesso angolo solare e che la stringa funzioni in modo efficiente.
• Usa gli ingressi MPPT con saggezza: Se i lati del tetto sono diversi (ad esempio est/ovest), le stringhe devono essere collegate separatamente a un ingresso MPPT separato dell'inverter. In questo modo, ogni pagina può essere ottimizzata individualmente.
• Calcola tensione e corrente con riserva di temperatura: La tensione a circuito aperto aumenta quando fa freddo. In caso di collegamento in serie, assicurarsi che la tensione massima di ingresso dell'inverter non venga superata anche in inverno.
• Verifica la compatibilità di moduli e inverter: La tensione e la corrente delle stringhe collegate devono rientrare negli intervalli di ingresso consentiti dell'inverter. Le schede tecniche del produttore aiutano nel coordinamento.
• Non mischiare i tipi di modulo: Utilizza solo moduli identici con lo stesso valore nominale all'interno di una stringa. I circuiti misti causano perdite di potenza e un comportamento non uniforme se esposti alla luce.
• Non dimenticare i fusibili quando sono collegati in parallelo: Le stringhe parallele possono generare riflessi. Ogni linea di corde deve quindi essere fissata per evitare incendi o danni alle apparecchiature.
• Regola le dimensioni del cavo: Una corrente più elevata proveniente da connessioni parallele richiede linee più spesse. Pianificate le sezioni trasversali dei cavi in modo tale da ridurre al minimo le perdite di tensione ed evitare carichi termici.

È possibile combinare diversi moduli?

Se possibile, moduli solari diversi non devono essere combinati, poiché hanno proprietà elettriche diverse. In un circuito in serie, il modulo più debole limita le prestazioni di tutti gli altri. In un circuito parallelo, le fluttuazioni di tensione possono comportare una perdita di efficienza. Una combinazione è utile solo con ottimizzatori di prestazioni speciali o stringhe separate su MPPT separati.

Le stringhe possono essere estese in un secondo momento?

Le stringhe possono essere estese in un secondo momento se la tensione e la corrente rimangono entro i limiti dell'inverter. I nuovi moduli devono essere identici a quelli esistenti o collegati separatamente a un MPPT separato. Le modifiche devono essere pianificate attentamente e testate elettricamente, poiché espansioni errate possono influire sulle prestazioni dell'intero sistema.

Conclusione: serie o parallelo: qual è il migliore?

La preferenza di una connessione in serie o in parallelo dipende dalle condizioni in loco. Se si desidera ottenere rendimenti elevati, è necessario adattare il collegamento in modo specifico alla posizione del modulo, all'inverter e all'autoconsumo, idealmente con il supporto di aziende specializzate o con strumenti di pianificazione.

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