Comment les panneaux solaires connectés en série augmentent la tension
Comprendre comment les panneaux solaires en série peuvent produire une tension de sortie plus élevée est une partie importante de toute conception de système solaire, et comprendre quelques principes de base lors de la connexion de différents panneaux solaires aidera à concevoir et installer un système photovoltaïque pour alimenter votre maison beaucoup plus facilement.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont des dispositifs semi-conducteurs qui transforment la lumière du soleil (irradiance) en énergie électrique continue, mais ce sont les panneaux photovoltaïques, les cellules solaires individuelles, qui sont responsables de la conversion de la lumière solaire en électricité. Cependant, la puissance de tout type de panneau PV dépend fortement de l’intensité de la lumière solaire sur sa surface ainsi que de son orientation, de sa température de fonctionnement et de la charge connectée.
Les cellules solaires sont fabriquées en silicium spécialement traité et conçues pour absorber autant de lumière solaire que possible. Les cellules solaires photovoltaïques sont interconnectées électriquement en série et en parallèle au sein d’un panneau (module) afin de produire la tension et/ou le courant de sortie souhaités pour ce tableau. En général, les panneaux solaires photovoltaïques se composent de 36, 60 ou 72 cellules solaires interconnectées.
La plupart des cellules solaires en silicium produisent environ 0,5 à 0,6 volt en courant continu, ce qui est la principale caractéristique d’une jonction pn, lorsqu’il n’y a pas de charge externe connectée. S’il n’y a pas de charge connectée, ou une demande de courant très faible, une cellule photovoltaïque génère sa tension de sortie maximale, communément appelée tension en circuit ouvert, COV.
Lorsque la demande de courant de charge de la cellule augmente, une lumière solaire plus vive (donnée en watts par mètre carré, W/m2) est nécessaire pour produire la tension de sortie complète. Cependant, il existe une limite maximale à la quantité de courant qu’une cellule solaire peut générer, peu importe à quel point l’irradiance de la lumière est brillante et intense.
Alors que les cellules solaires individuelles peuvent être interconnectées au sein d’un seul panneau photovoltaïque, les panneaux photovoltaïques peuvent eux-mêmes être connectés en série et/ou en parallèle pour former un réseau augmentant la puissance totale disponible pour une application solaire particulière par rapport à un seul panneau.
Panneaux solaires connectés en série
Les panneaux photovoltaïques sont évalués selon leur puissance totale de sortie, ou watts de pointe, WP. Par exemple, 50 watts, 100 watts, 245 watts, etc., donc plusieurs de ces panneaux connectés peuvent produire une quantité importante d’énergie solaire capable d’alimenter une maison. Ensuite, connecter des panneaux solaires entre eux est un moyen simple et efficace d’augmenter vos capacités d’énergie solaire, mais il est important de comprendre comment se comportent les panneaux solaires connectés en série.
Comment connecter des panneaux solaires en série
Tous les panneaux solaires photovoltaïques produisent une tension de sortie lorsqu’ils sont exposés au soleil et nous pouvons augmenter la tension de sortie des panneaux en les connectant en série. C’est-à-dire que connecter des panneaux solaires en série augmente la tension du système, donc deux panneaux connectés en série produiront le double de la tension comparé à un seul panneau mais même si les tensions s’additionnent, l’ampérage de chaque panneau reste le même, c’est-à-dire que les courants en série ne s’additionnent pas.
Lorsque les panneaux photovoltaïques solaires sont câblés électriquement en série, la borne négative (-) du premier panneau est connectée à la borne positive (+) du panneau suivant (deuxième), et la borne négative (-) du second panneau est connectée à la borne positive (+) du troisième panneau, et ainsi de suite jusqu’à ce que tous les panneaux soient connectés ensemble.
Les panneaux solaires connectés en série sont appelés une chaîne, d’où l’utilisation du mot «Corde» signifie que les panneaux sont connectés en série. Notez que des séries de panneaux PV peuvent être connectées en parallèle pour augmenter le courant total et donc augmenter la puissance de sortie.
Panneaux solaires connectés en série du même type
Ici, TOUS les panneaux solaires photovoltaïques sont du même type et de la même puissance nominale. La tension totale de sortie devient la somme de la tension de sortie de chaque panneau, mais le courant de la chaîne série est égal aux courants du panneau comme indiqué.
En utilisant les mêmes trois panneaux photovoltaïques de 12 volts et 5,0 ampères comme illustrés ci-dessus, on peut voir que lorsqu’ils sont clairement connectés ensemble dans une chaîne série, la chaîne combinée produit un total de 36 volts (12 + 12 + 12) à 5,0 ampères, ce qui donne une puissance totale de la chaîne de 180 watts (volts x ampères), contre 60 watts d’un seul panneau.
Ainsi, si la chaîne en série était composée de « n » panneaux solaires photovoltaïques avec exactement les mêmes caractéristiques, alors la tension de la chaîne série serait V1 fois « n » (V*n) volts avec un courant de sortie égal à I1. Ainsi, la puissance totale de la corde sera égale à V*I*n watts.
Regardons maintenant la connexion des panneaux solaires en série avec différentes tensions nominales mais avec des courants identiques.
Panneaux solaires connectés en série de différentes tensions
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires sont de différents types et donc de puissance nominale, mais ont une puissance nominale commune. Lorsque les panneaux sont connectés en série, les tensions s’additionnent toujours comme avant, de sorte que la corde produit 36 volts DC à 5,0 ampères, produisant 180 watts. Là encore, la tension de sortie dépendra du nombre de panneaux connectés, mais l’ampérage de la chaîne reste le même, à 5,0 ampères.
Notez que, bien que les fabricants indiquent une tension standard de panneau (6, 12, 24, 48 Volts, etc.) qui change très peu avec l’irradiance, la tension en circuit ouvert, les COV (c’est-à-dire la tension mesurée lorsque I = 0) d’un panneau peut cependant être jusqu’à 25 % supérieure à la tension nominale nominale du panneau, ce qui entraîne une surtension excessive pour les grandes chaînes.
Alors que notre exemple simple a une tension nominale de 36 volts, elle pourrait potentiellement être plus élevée à 45 volts (36*1,25). C’est alors ce niveau de tension qui doit être pris en compte lors de la connexion des chaînes en série à des contrôleurs de charge de batterie, des onduleurs, des convertisseurs de tension ou des charges DC, etc.
Regardons comment connecter des panneaux solaires en série avec les mêmes tensions mais des courants différents.
Panneaux solaires connectés en série de courants différents
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires ont des courants de courant différents mais la même tension nominale. Les tensions individuelles des panneaux s’additionneront toujours comme avant, mais cette fois l’ampérage sera limité à la valeur du panneau le plus bas de la chaîne série, dans ce cas 1 ampère. Ensuite, la chaîne en série produira 36 volts à seulement 1,0 ampères.
Alors, peu importe la puissance maximale réelle des panneaux connectés, c’est le panneau PV avec le courant le plus bas qui déterminera la puissance totale de la chaîne série. Par exemple, nos trois panneaux ci-dessus ont des puissances individuelles de :
Ainsi, la puissance totale attendue des trois panneaux photovoltaïques s’élève à 108 watts, mais la puissance disponible pour la charge connectée n’est que de 36 watts (36 volts fois 1 ampère) watts, ce qui réduit clairement la puissance réelle de la chaîne à environ 33 % du maximum, gaspillant ainsi de l’argent dans l’achat de panneaux solaires à plus haute puissance. La connexion de panneaux solaires en série avec des courants de courant différents ne devrait être utilisée que provisoirement, car comme nous l’avons vu, le panneau solaire photovoltaïque avec le courant nominal le plus faible est celui qui détermine le courant de sortie de l’ensemble du réseau.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec différentes puissances, car c’est le scénario le plus courant.
Panneaux solaires en série de différentes puissances
Supposons ici que nous ayons trois panneaux solaires photovoltaïques de 40 watts, 100 watts et 180 watts chacun, connectés ensemble en une série de chaînes. Vous pourriez supposer que la puissance totale en PT sera de 320 watts (40 + 100 + 180), mais ce ne serait pas le cas. Comme nous connaissons la tension nominale nominale de chaque panneau, nous pouvons utiliser la loi d’Ohms pour déterminer la force de courant de chaque panneau et déterminer la puissance de sortie réelle de la chaîne en série.
Caractéristiques du courant des panneaux solaires
Ainsi, pour la case 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 ampères
et pour la Raine 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 ampères
et la case 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 ampères
Comme nous l’avons déjà vu, les tensions s’additionnent donc la tension totale de sortie, VT, sera de 42 volts (6 + 12 + 24). Cependant, le courant de sortie est limité par le panneau avec le courant de sortie le plus faible, qui est le panneau n°1 à 6,67 ampères. Ensuite, la chaîne en série produira une puissance de sortie maximale de seulement 280 watts (42 x 6,67), soit 12,5 % de moins que les 320 watts attendus, ainsi, l’ensemble photovoltaïque ne fonctionne qu’à 87,5 % d’efficacité en plein soleil.
Connexion de cordes de la série finale
Résumé des panneaux solaires connectés en série
Nous avons vu ici des panneaux solaires connectés en série augmenter la tension d’une corde. Ainsi, « les panneaux solaires connectés en série sont liés à la tension » car VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., donc câblage en série = plus de tension. Le nombre de panneaux photovoltaïques que vous connectez par chaîne de série dépend de la tension visée ou du nombre de panneaux solaires disponibles, mais vous DEVEZ prendre en compte la tension possible en circuit ouvert, la valeur de COV en continu lorsque vous connectez aux régulateurs et contrôleurs de batterie.
Bien que la tension puisse augmenter, le courant de la corde sera égal à l’ampérage le plus bas du panneau. Si tous les panneaux solaires ont les mêmes caractéristiques électriques, alors la chaîne produira 100 % de la puissance disponible en plein soleil (1000 W/m2). Si les panneaux photovoltaïques connectés en série ont des watts et des capacités différentes, alors le courant de la chaîne est limité au courant de panneau le plus faible, réduisant ainsi l’efficacité de la chaîne même à irradiance maximale.
Les panneaux de différents types, monocristallins ou polycristallins ou avec différentes valeurs de watt WP, par exemple 40 watts avec 50 watts, ne devraient pas être connectés en série car ils ne produiraient pas la puissance de sortie attendue de 90 watts (40 + 50) car le panneau inférieur contrôlerait la corde, gaspillant ainsi votre argent sur un panneau plus grand de 50 watts.
Les panneaux photovoltaïques solaires sont un excellent moyen de produire de l’électricité gratuitement et sont disponibles dans une gamme de watts allant de moins de 10 watts à plus de 200 watts, adaptés à de nombreuses applications solaires. Mais pour obtenir la plus grande efficacité de votre chaîne série, le positionnement, l’angle solaire et la quantité d’irradinace sont tout aussi importants que d’utiliser le même modèle de panneau solaire. C’est-à-dire qu’ils soient connectés en série ou en panneaux solaires connectés en parallèle. Un peu de réflexion vous fera économiser de l’argent.
Pour plus d’informations sur les panneaux solaires connectés en série, ou pour en savoir plus sur les différents types de panneaux solaires disponibles, ou pour explorer les avantages et inconvénients de l’utilisation de panneaux solaires connectés en série pour alimenter votre maison, cliquez ici pour commander votre exemplaire sur Amazon dès aujourd’hui et en savoir plus sur la conception, le câblage et l’installation de panneaux solaires connectés en série hors réseau afin de créer des systèmes solaires photovoltaïques pour votre maison.
Quelques panneaux solaires de haute qualité pourraient vous intéresser, qui peuvent être connectés ensemble et utilisés dans des panneaux solaires.
Comprendre comment les panneaux solaires en série peuvent produire une tension de sortie plus élevée est une partie importante de toute conception de système solaire, et comprendre quelques principes de base lors de la connexion de différents panneaux solaires aidera à concevoir et installer un système photovoltaïque pour alimenter votre maison beaucoup plus facilement.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont des dispositifs semi-conducteurs qui transforment la lumière du soleil (irradiance) en énergie électrique continue, mais ce sont les panneaux photovoltaïques, les cellules solaires individuelles, qui sont responsables de la conversion de la lumière solaire en électricité. Cependant, la puissance de tout type de panneau PV dépend fortement de l’intensité de la lumière solaire sur sa surface ainsi que de son orientation, de sa température de fonctionnement et de la charge connectée.
Les cellules solaires sont fabriquées en silicium spécialement traité et conçues pour absorber autant de lumière solaire que possible. Les cellules solaires photovoltaïques sont interconnectées électriquement en série et en parallèle au sein d’un panneau (module) afin de produire la tension et/ou le courant de sortie souhaités pour ce tableau. En général, les panneaux solaires photovoltaïques se composent de 36, 60 ou 72 cellules solaires interconnectées.
La plupart des cellules solaires en silicium produisent environ 0,5 à 0,6 volt en courant continu, ce qui est la principale caractéristique d’une jonction pn, lorsqu’il n’y a pas de charge externe connectée. S’il n’y a pas de charge connectée, ou une demande de courant très faible, une cellule photovoltaïque génère sa tension de sortie maximale, communément appelée tension en circuit ouvert, COV.
Lorsque la demande de courant de charge de la cellule augmente, une lumière solaire plus vive (donnée en watts par mètre carré, W/m2) est nécessaire pour produire la tension de sortie complète. Cependant, il existe une limite maximale à la quantité de courant qu’une cellule solaire peut générer, peu importe à quel point l’irradiance de la lumière est brillante et intense.
Alors que les cellules solaires individuelles peuvent être interconnectées au sein d’un seul panneau photovoltaïque, les panneaux photovoltaïques peuvent eux-mêmes être connectés en série et/ou en parallèle pour former un réseau augmentant la puissance totale disponible pour une application solaire particulière par rapport à un seul panneau.
Panneaux solaires connectés en série
Les panneaux photovoltaïques sont évalués selon leur puissance totale de sortie, ou watts de pointe, WP. Par exemple, 50 watts, 100 watts, 245 watts, etc., donc plusieurs de ces panneaux connectés peuvent produire une quantité importante d’énergie solaire capable d’alimenter une maison. Ensuite, connecter des panneaux solaires entre eux est un moyen simple et efficace d’augmenter vos capacités d’énergie solaire, mais il est important de comprendre comment se comportent les panneaux solaires connectés en série.
Comment connecter des panneaux solaires en série
Tous les panneaux solaires photovoltaïques produisent une tension de sortie lorsqu’ils sont exposés au soleil et nous pouvons augmenter la tension de sortie des panneaux en les connectant en série. C’est-à-dire que connecter des panneaux solaires en série augmente la tension du système, donc deux panneaux connectés en série produiront le double de la tension comparé à un seul panneau mais même si les tensions s’additionnent, l’ampérage de chaque panneau reste le même, c’est-à-dire que les courants en série ne s’additionnent pas.
Lorsque les panneaux photovoltaïques solaires sont câblés électriquement en série, la borne négative (-) du premier panneau est connectée à la borne positive (+) du panneau suivant (deuxième), et la borne négative (-) du second panneau est connectée à la borne positive (+) du troisième panneau, et ainsi de suite jusqu’à ce que tous les panneaux soient connectés ensemble.
Les panneaux solaires connectés en série sont appelés une chaîne, d’où l’utilisation du mot «Corde» signifie que les panneaux sont connectés en série. Notez que des séries de panneaux PV peuvent être connectées en parallèle pour augmenter le courant total et donc augmenter la puissance de sortie.
Panneaux solaires connectés en série du même type
Ici, TOUS les panneaux solaires photovoltaïques sont du même type et de la même puissance nominale. La tension totale de sortie devient la somme de la tension de sortie de chaque panneau, mais le courant de la chaîne série est égal aux courants du panneau comme indiqué.
En utilisant les mêmes trois panneaux photovoltaïques de 12 volts et 5,0 ampères comme illustrés ci-dessus, on peut voir que lorsqu’ils sont clairement connectés ensemble dans une chaîne série, la chaîne combinée produit un total de 36 volts (12 + 12 + 12) à 5,0 ampères, ce qui donne une puissance totale de la chaîne de 180 watts (volts x ampères), contre 60 watts d’un seul panneau.
Ainsi, si la chaîne en série était composée de « n » panneaux solaires photovoltaïques avec exactement les mêmes caractéristiques, alors la tension de la chaîne série serait V1 fois « n » (V*n) volts avec un courant de sortie égal à I1. Ainsi, la puissance totale de la corde sera égale à V*I*n watts.
Regardons maintenant la connexion des panneaux solaires en série avec différentes tensions nominales mais avec des courants identiques.
Panneaux solaires connectés en série de différentes tensions
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires sont de différents types et donc de puissance nominale, mais ont une puissance nominale commune. Lorsque les panneaux sont connectés en série, les tensions s’additionnent toujours comme avant, de sorte que la corde produit 36 volts DC à 5,0 ampères, produisant 180 watts. Là encore, la tension de sortie dépendra du nombre de panneaux connectés, mais l’ampérage de la chaîne reste le même, à 5,0 ampères.
Notez que, bien que les fabricants indiquent une tension standard de panneau (6, 12, 24, 48 Volts, etc.) qui change très peu avec l’irradiance, la tension en circuit ouvert, les COV (c’est-à-dire la tension mesurée lorsque I = 0) d’un panneau peut cependant être jusqu’à 25 % supérieure à la tension nominale nominale du panneau, ce qui entraîne une surtension excessive pour les grandes chaînes.
Alors que notre exemple simple a une tension nominale de 36 volts, elle pourrait potentiellement être plus élevée à 45 volts (36*1,25). C’est alors ce niveau de tension qui doit être pris en compte lors de la connexion des chaînes en série à des contrôleurs de charge de batterie, des onduleurs, des convertisseurs de tension ou des charges DC, etc.
Regardons comment connecter des panneaux solaires en série avec les mêmes tensions mais des courants différents.
Panneaux solaires connectés en série de courants différents
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires ont des courants de courant différents mais la même tension nominale. Les tensions individuelles des panneaux s’additionneront toujours comme avant, mais cette fois l’ampérage sera limité à la valeur du panneau le plus bas de la chaîne série, dans ce cas 1 ampère. Ensuite, la chaîne en série produira 36 volts à seulement 1,0 ampères.
Alors, peu importe la puissance maximale réelle des panneaux connectés, c’est le panneau PV avec le courant le plus bas qui déterminera la puissance totale de la chaîne série. Par exemple, nos trois panneaux ci-dessus ont des puissances individuelles de :
Ainsi, la puissance totale attendue des trois panneaux photovoltaïques s’élève à 108 watts, mais la puissance disponible pour la charge connectée n’est que de 36 watts (36 volts fois 1 ampère) watts, ce qui réduit clairement la puissance réelle de la chaîne à environ 33 % du maximum, gaspillant ainsi de l’argent dans l’achat de panneaux solaires à plus haute puissance. La connexion de panneaux solaires en série avec des courants de courant différents ne devrait être utilisée que provisoirement, car comme nous l’avons vu, le panneau solaire photovoltaïque avec le courant nominal le plus faible est celui qui détermine le courant de sortie de l’ensemble du réseau.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec différentes puissances, car c’est le scénario le plus courant.
Panneaux solaires en série de différentes puissances
Supposons ici que nous ayons trois panneaux solaires photovoltaïques de 40 watts, 100 watts et 180 watts chacun, connectés ensemble en une série de chaînes. Vous pourriez supposer que la puissance totale en PT sera de 320 watts (40 + 100 + 180), mais ce ne serait pas le cas. Comme nous connaissons la tension nominale nominale de chaque panneau, nous pouvons utiliser la loi d’Ohms pour déterminer la force de courant de chaque panneau et déterminer la puissance de sortie réelle de la chaîne en série.
Caractéristiques du courant des panneaux solaires
Ainsi, pour la case 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 ampères
et pour la Raine 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 ampères
et la case 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 ampères
Comme nous l’avons déjà vu, les tensions s’additionnent donc la tension totale de sortie, VT, sera de 42 volts (6 + 12 + 24). Cependant, le courant de sortie est limité par le panneau avec le courant de sortie le plus faible, qui est le panneau n°1 à 6,67 ampères. Ensuite, la chaîne en série produira une puissance de sortie maximale de seulement 280 watts (42 x 6,67), soit 12,5 % de moins que les 320 watts attendus, ainsi, l’ensemble photovoltaïque ne fonctionne qu’à 87,5 % d’efficacité en plein soleil.
Connexion de cordes de la série finale
Résumé des panneaux solaires connectés en série
Nous avons vu ici des panneaux solaires connectés en série augmenter la tension d’une corde. Ainsi, « les panneaux solaires connectés en série sont liés à la tension » car VT = V1 + V2 + V3 + V4, etc., donc câblage en série = plus de tension. Le nombre de panneaux photovoltaïques que vous connectez par chaîne de série dépend de la tension visée ou du nombre de panneaux solaires disponibles, mais vous DEVEZ prendre en compte la tension possible en circuit ouvert, la valeur de COV en continu lorsque vous connectez aux régulateurs et contrôleurs de batterie.
Bien que la tension puisse augmenter, le courant de la corde sera égal à l’ampérage le plus bas du panneau. Si tous les panneaux solaires ont les mêmes caractéristiques électriques, alors la chaîne produira 100 % de la puissance disponible en plein soleil (1000 W/m2). Si les panneaux photovoltaïques connectés en série ont des watts et des capacités différentes, alors le courant de la chaîne est limité au courant de panneau le plus faible, réduisant ainsi l’efficacité de la chaîne même à irradiance maximale.
Les panneaux de différents types, monocristallins ou polycristallins ou avec différentes valeurs de watt WP, par exemple 40 watts avec 50 watts, ne devraient pas être connectés en série car ils ne produiraient pas la puissance de sortie attendue de 90 watts (40 + 50) car le panneau inférieur contrôlerait la corde, gaspillant ainsi votre argent sur un panneau plus grand de 50 watts.
Les panneaux photovoltaïques solaires sont un excellent moyen de produire de l’électricité gratuitement et sont disponibles dans une gamme de watts allant de moins de 10 watts à plus de 200 watts, adaptés à de nombreuses applications solaires. Mais pour obtenir la plus grande efficacité de votre chaîne série, le positionnement, l’angle solaire et la quantité d’irradinace sont tout aussi importants que d’utiliser le même modèle de panneau solaire. C’est-à-dire qu’ils soient connectés en série ou en panneaux solaires connectés en parallèle. Un peu de réflexion vous fera économiser de l’argent.
Pour plus d’informations sur les panneaux solaires connectés en série, ou pour en savoir plus sur les différents types de panneaux solaires disponibles, ou pour explorer les avantages et inconvénients de l’utilisation de panneaux solaires connectés en série pour alimenter votre maison, cliquez ici pour commander votre exemplaire sur Amazon dès aujourd’hui et en savoir plus sur la conception, le câblage et l’installation de panneaux solaires connectés en série hors réseau afin de créer des systèmes solaires photovoltaïques pour votre maison.
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