Comment les panneaux solaires connectés en série augmentent la tension
Comprendre comment les panneaux solaires connectés en série peuvent produire plus de tension de sortie est une partie importante de toute conception de système solaire, et comprendre quelques principes de base lors de la connexion de différents panneaux solaires ensemble vous aidera à concevoir et à installer un système photovoltaïque pour alimenter votre maison beaucoup plus facilement.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont des dispositifs à semi-conducteurs qui convertissent la lumière du soleil (irradiance) en énergie électrique CC, mais ce sont les panneaux photovoltaïques, les cellules solaires individuelles, qui sont responsables de la conversion de la lumière du soleil en électricité. Cependant, la puissance de sortie de tout type de panneau photovoltaïque dépend beaucoup de l’intensité de la lumière du soleil qui tombe sur sa surface, ainsi que de son orientation, de sa température de fonctionnement et de la charge connectée.
Les cellules solaires sont fabriquées à partir d’un matériau en silicium spécialement traité et conçues pour absorber autant de lumière solaire que possible. Les cellules solaires photovoltaïques sont interconnectées électriquement en séries et en parallèles au sein d’un panneau (module) pour produire la tension de sortie et/ou les valeurs de courant souhaitées pour ce panneau. En règle générale, 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 volts CC, 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.
À mesure que la demande de courant de charge de la cellule augmente, un ensoleillement plus brillant (exprimé en watts par mètre carré, W/m2) est nécessaire pour produire la pleine tension de sortie. Cependant, il existe une limite maximale à la quantité de courant qu’une cellule solaire peut générer, quelle que soit la luminosité et l’intensité de l’irradiation de la lumière.
Alors que les cellules solaires individuelles peuvent être interconnectées au sein d’un seul panneau photovoltaïque, les panneaux solaires photovoltaïques peuvent eux-mêmes être connectés en série et/ou en parallèle pour former un réseau, augmentant ainsi la puissance totale disponible pour une application solaire particulière par rapport à un seul panneau.
Série de panneaux solaires connectés
Les panneaux photovoltaïques sont évalués en fonction de leur puissance de sortie totale, ou watts de crête, WP. Par exemple, 50 watts, 100 watts, 245 watts, etc., de sorte que plusieurs de ces panneaux connectés ensemble peuvent produire une quantité substantielle 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 à la lumière du soleil et nous pouvons augmenter la tension de sortie des panneaux en les connectant en série. C’est-à-dire que la connexion de panneaux solaires en série augmente la tension du système, de sorte que deux panneaux connectés en série produiront le double de la tension par rapport à un seul panneau, mais alors que 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 solaires photovoltaïques sont câblés électriquement en série, la borne négative (-) du premier panneau est connectée à la borne positive (+) du (deuxième) panneau suivant, et le négatif (-) du deuxième panneau est connecté au positif (+) 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 reliés en série. Notez que des chaînes de panneaux photovoltaïques en série peuvent être connectées en parallèle pour augmenter le courant total et donc plus de puissance de sortie.
Série de panneaux solaires connectés du même type
Ici, TOUS les panneaux solaires photovoltaïques sont du même type et de la même puissance. La tension de sortie totale devient la somme de la tension de sortie de chaque panneau, mais le courant de chaîne série est égal aux courants de panneau comme indiqué.
En utilisant les mêmes trois panneaux photovoltaïques de 12 volts, 5,0 ampères comme indiqué ci-dessus, nous pouvons voir que lorsqu’ils sont clairement connectés ensemble dans une chaîne en série, la chaîne combinée produit un total de 36 volts (12 + 12 + 12) à 5,0 ampères, ce qui donne une puissance totale de 180 watts (volts x ampères), par rapport aux 60 watts d’un seul panneau.
Ainsi, si la chaîne série était constituée d’un nombre « n » de panneaux solaires photovoltaïques ayant 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 sortie de la chaîne sera égale à V*I*n watts.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec des tensions nominales différentes mais avec des courants nominaux identiques.
Panneaux solaires connectés en série de différentes tensions
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires sont de types différents et donc de puissance nominale, mais ont un courant nominal commun. Lorsque les panneaux sont connectés ensemble en série, les tensions s’ajoutent toujours les mêmes qu’auparavant, de sorte que la chaîne produit 36 volts DC à 5,0 ampères, produisant 180 watts. Encore une fois, 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 de panneau standard (6, 12, 24, 48 volts, etc.) qui change très peu avec l’irradiance, la tension en circuit ouvert, COV (c’est-à-dire la tension mesurée lorsque I = 0) d’un panneau peut cependant être jusqu’à 25 % plus élevée que la tension nominale des panneaux, ce qui entraîne une surtension excessive pour les grosses chaînes.
Ensuite, alors que notre exemple simple a une tension nominale de 36 volts, elle pourrait potentiellement être plus élevée à 45 volts (36*1,25). Ensuite, c’est ce niveau de tension qui doit être pris en compte lors de la connexion de chaînes en série à des contrôleurs de charge de batterie, des onduleurs, des convertisseurs de tension ou des charges CC, etc.
Regardons comment connecter des panneaux solaires en série avec les mêmes tensions mais des courants nominaux différents.
Série de panneaux solaires connectés de différents courants
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires ont un courant nominal différent mais ont la même tension nominale. La somme des tensions individuelles du panneau sera toujours la même qu’auparavant, mais cette fois-ci, l’ampérage sera limité à la valeur du panneau le plus bas de la chaîne de série, dans ce cas 1 ampère. Ensuite, la chaîne en série produira 36 volts à 1,0 ampère seulement.
Ensuite, quelle que soit la puissance nominale maximale réelle des panneaux connectés, ce sera le panneau photovoltaïque avec le courant nominal le plus bas qui décidera de la puissance totale de sortie de la chaîne de série. Par exemple, nos trois panneaux ci-dessus ont des puissances nominales 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 x 1 ampère), ce qui réduit clairement la puissance réelle des chaînes à environ 33 % du maximum, gaspillant ainsi de l’argent sur l’achat de panneaux solaires de puissance supérieure. La connexion de panneaux solaires en série avec différents courants nominaux ne doit être utilisée qu’à titre provisoire, car comme nous l’avons vu, le panneau solaire photovoltaïque avec le courant nominal le plus bas est celui qui détermine la sortie de courant de l’ensemble du réseau.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec différentes puissances, car il s’agit du 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 dans une chaîne en série. Vous pouvez supposer que la puissance totale, PT sera de 320 watts (40 + 100 + 180), mais ce ne serait pas le cas. Comme nous connaissons la tension nominale de chaque panneau, nous pouvons utiliser la loi d’Ohms pour déterminer l’intensité du courant de chaque panneau et trouver la véritable puissance de sortie nominale de la chaîne en série.
Courants nominaux des panneaux solaires
Ainsi pour le panel 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 ampères
et pour le panel 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 ampères
et Panel 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 ampères
Comme nous l’avons vu précédemment, la somme des tensions est de sorte que la tension de sortie totale, VT, sera de 42 volts (6 + 12 + 24). Cependant, le courant de sortie est limité par le panneau avec la sortie de courant la 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), ce qui est 12,5 % inférieur aux 320 watts attendus, de sorte que le générateur photovoltaïque ne fonctionne qu’à 87,5 % d’efficacité en plein soleil.
Connexion de cordes de la série finale
Résumé de la série de panneaux solaires connectés
Nous avons vu ici des panneaux solaires connectés en série augmenter la tension d’une chaîne. Ainsi, « les panneaux solaires connectés en série sont une question de 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 quantité de tension que vous visez ou du nombre de panneaux solaires dont vous disposez, mais vous DEVEZ prendre en considération les chaînes, la tension en circuit ouvert possible, la valeur COV à tout moment lors de la connexion aux régulateurs et contrôleurs de batterie.
Bien que la tension puisse augmenter, le courant de chaîne 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 puissances et des valeurs nominales différentes, le courant de chaîne est limité au courant de panneau le plus bas, ce qui réduit l’efficacité de la chaîne même à l’irradiance maximale.
Les panneaux de différents types, monocristallins ou polycristallins ou avec différentes valeurs de puissance WP, par exemple 40 watts et 50 watts, ne doivent 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 chaîne, gaspillant ainsi votre argent sur le plus grand panneau de 50 watts.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont un excellent moyen de produire de l’énergie électrique gratuitement et sont disponibles dans une gamme de valeurs de puissance allant de moins de 10 watts à plus de 200 watts pour s’adapter à de nombreuses applications solaires. Mais afin d’obtenir le meilleur rendement de votre chaîne de série, le positionnement, l’angle du soleil et la quantité d’irradinace sont tout aussi importants que l’utilisation du même modèle de panneau solaire. Qu’ils soient connectés en série ou 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 obtenir plus d’informations sur les différents types de panneaux solaires disponibles, ou pour explorer les avantages et les 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 pour créer des systèmes électriques solaires photovoltaïques pour votre maison.
Certains panneaux solaires de haute qualité pourraient vous intéresser et qui peuvent être connectés ensemble et utilisés dans des panneaux solaires.
Comprendre comment les panneaux solaires connectés en série peuvent produire plus de tension de sortie est une partie importante de toute conception de système solaire, et comprendre quelques principes de base lors de la connexion de différents panneaux solaires ensemble vous aidera à concevoir et à installer un système photovoltaïque pour alimenter votre maison beaucoup plus facilement.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont des dispositifs à semi-conducteurs qui convertissent la lumière du soleil (irradiance) en énergie électrique CC, mais ce sont les panneaux photovoltaïques, les cellules solaires individuelles, qui sont responsables de la conversion de la lumière du soleil en électricité. Cependant, la puissance de sortie de tout type de panneau photovoltaïque dépend beaucoup de l’intensité de la lumière du soleil qui tombe sur sa surface, ainsi que de son orientation, de sa température de fonctionnement et de la charge connectée.
Les cellules solaires sont fabriquées à partir d’un matériau en silicium spécialement traité et conçues pour absorber autant de lumière solaire que possible. Les cellules solaires photovoltaïques sont interconnectées électriquement en séries et en parallèles au sein d’un panneau (module) pour produire la tension de sortie et/ou les valeurs de courant souhaitées pour ce panneau. En règle générale, 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 volts CC, 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.
À mesure que la demande de courant de charge de la cellule augmente, un ensoleillement plus brillant (exprimé en watts par mètre carré, W/m2) est nécessaire pour produire la pleine tension de sortie. Cependant, il existe une limite maximale à la quantité de courant qu’une cellule solaire peut générer, quelle que soit la luminosité et l’intensité de l’irradiation de la lumière.
Alors que les cellules solaires individuelles peuvent être interconnectées au sein d’un seul panneau photovoltaïque, les panneaux solaires photovoltaïques peuvent eux-mêmes être connectés en série et/ou en parallèle pour former un réseau, augmentant ainsi la puissance totale disponible pour une application solaire particulière par rapport à un seul panneau.
Série de panneaux solaires connectés
Les panneaux photovoltaïques sont évalués en fonction de leur puissance de sortie totale, ou watts de crête, WP. Par exemple, 50 watts, 100 watts, 245 watts, etc., de sorte que plusieurs de ces panneaux connectés ensemble peuvent produire une quantité substantielle 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 à la lumière du soleil et nous pouvons augmenter la tension de sortie des panneaux en les connectant en série. C’est-à-dire que la connexion de panneaux solaires en série augmente la tension du système, de sorte que deux panneaux connectés en série produiront le double de la tension par rapport à un seul panneau, mais alors que 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 solaires photovoltaïques sont câblés électriquement en série, la borne négative (-) du premier panneau est connectée à la borne positive (+) du (deuxième) panneau suivant, et le négatif (-) du deuxième panneau est connecté au positif (+) 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 reliés en série. Notez que des chaînes de panneaux photovoltaïques en série peuvent être connectées en parallèle pour augmenter le courant total et donc plus de puissance de sortie.
Série de panneaux solaires connectés du même type
Ici, TOUS les panneaux solaires photovoltaïques sont du même type et de la même puissance. La tension de sortie totale devient la somme de la tension de sortie de chaque panneau, mais le courant de chaîne série est égal aux courants de panneau comme indiqué.
En utilisant les mêmes trois panneaux photovoltaïques de 12 volts, 5,0 ampères comme indiqué ci-dessus, nous pouvons voir que lorsqu’ils sont clairement connectés ensemble dans une chaîne en série, la chaîne combinée produit un total de 36 volts (12 + 12 + 12) à 5,0 ampères, ce qui donne une puissance totale de 180 watts (volts x ampères), par rapport aux 60 watts d’un seul panneau.
Ainsi, si la chaîne série était constituée d’un nombre « n » de panneaux solaires photovoltaïques ayant 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 sortie de la chaîne sera égale à V*I*n watts.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec des tensions nominales différentes mais avec des courants nominaux identiques.
Panneaux solaires connectés en série de différentes tensions
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires sont de types différents et donc de puissance nominale, mais ont un courant nominal commun. Lorsque les panneaux sont connectés ensemble en série, les tensions s’ajoutent toujours les mêmes qu’auparavant, de sorte que la chaîne produit 36 volts DC à 5,0 ampères, produisant 180 watts. Encore une fois, 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 de panneau standard (6, 12, 24, 48 volts, etc.) qui change très peu avec l’irradiance, la tension en circuit ouvert, COV (c’est-à-dire la tension mesurée lorsque I = 0) d’un panneau peut cependant être jusqu’à 25 % plus élevée que la tension nominale des panneaux, ce qui entraîne une surtension excessive pour les grosses chaînes.
Ensuite, alors que notre exemple simple a une tension nominale de 36 volts, elle pourrait potentiellement être plus élevée à 45 volts (36*1,25). Ensuite, c’est ce niveau de tension qui doit être pris en compte lors de la connexion de chaînes en série à des contrôleurs de charge de batterie, des onduleurs, des convertisseurs de tension ou des charges CC, etc.
Regardons comment connecter des panneaux solaires en série avec les mêmes tensions mais des courants nominaux différents.
Série de panneaux solaires connectés de différents courants
Dans cette méthode, tous les panneaux solaires ont un courant nominal différent mais ont la même tension nominale. La somme des tensions individuelles du panneau sera toujours la même qu’auparavant, mais cette fois-ci, l’ampérage sera limité à la valeur du panneau le plus bas de la chaîne de série, dans ce cas 1 ampère. Ensuite, la chaîne en série produira 36 volts à 1,0 ampère seulement.
Ensuite, quelle que soit la puissance nominale maximale réelle des panneaux connectés, ce sera le panneau photovoltaïque avec le courant nominal le plus bas qui décidera de la puissance totale de sortie de la chaîne de série. Par exemple, nos trois panneaux ci-dessus ont des puissances nominales 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 x 1 ampère), ce qui réduit clairement la puissance réelle des chaînes à environ 33 % du maximum, gaspillant ainsi de l’argent sur l’achat de panneaux solaires de puissance supérieure. La connexion de panneaux solaires en série avec différents courants nominaux ne doit être utilisée qu’à titre provisoire, car comme nous l’avons vu, le panneau solaire photovoltaïque avec le courant nominal le plus bas est celui qui détermine la sortie de courant de l’ensemble du réseau.
Voyons maintenant la connexion de panneaux solaires en série avec différentes puissances, car il s’agit du 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 dans une chaîne en série. Vous pouvez supposer que la puissance totale, PT sera de 320 watts (40 + 100 + 180), mais ce ne serait pas le cas. Comme nous connaissons la tension nominale de chaque panneau, nous pouvons utiliser la loi d’Ohms pour déterminer l’intensité du courant de chaque panneau et trouver la véritable puissance de sortie nominale de la chaîne en série.
Courants nominaux des panneaux solaires
Ainsi pour le panel 1.
P1 = 40 watts, V1 = 6 volts, I1 = 6,67 ampères
et pour le panel 2.
P2 = 100 watts, V2 = 12 volts, I2 = 8,33 ampères
et Panel 3.
P3 = 180 watts, V3 = 24 volts, I3 = 7,50 ampères
Comme nous l’avons vu précédemment, la somme des tensions est de sorte que la tension de sortie totale, VT, sera de 42 volts (6 + 12 + 24). Cependant, le courant de sortie est limité par le panneau avec la sortie de courant la 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), ce qui est 12,5 % inférieur aux 320 watts attendus, de sorte que le générateur photovoltaïque ne fonctionne qu’à 87,5 % d’efficacité en plein soleil.
Connexion de cordes de la série finale
Résumé de la série de panneaux solaires connectés
Nous avons vu ici des panneaux solaires connectés en série augmenter la tension d’une chaîne. Ainsi, « les panneaux solaires connectés en série sont une question de 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 quantité de tension que vous visez ou du nombre de panneaux solaires dont vous disposez, mais vous DEVEZ prendre en considération les chaînes, la tension en circuit ouvert possible, la valeur COV à tout moment lors de la connexion aux régulateurs et contrôleurs de batterie.
Bien que la tension puisse augmenter, le courant de chaîne 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 puissances et des valeurs nominales différentes, le courant de chaîne est limité au courant de panneau le plus bas, ce qui réduit l’efficacité de la chaîne même à l’irradiance maximale.
Les panneaux de différents types, monocristallins ou polycristallins ou avec différentes valeurs de puissance WP, par exemple 40 watts et 50 watts, ne doivent 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 chaîne, gaspillant ainsi votre argent sur le plus grand panneau de 50 watts.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont un excellent moyen de produire de l’énergie électrique gratuitement et sont disponibles dans une gamme de valeurs de puissance allant de moins de 10 watts à plus de 200 watts pour s’adapter à de nombreuses applications solaires. Mais afin d’obtenir le meilleur rendement de votre chaîne de série, le positionnement, l’angle du soleil et la quantité d’irradinace sont tout aussi importants que l’utilisation du même modèle de panneau solaire. Qu’ils soient connectés en série ou en parallèle. Un peu de réflexion vous fera économiser de l’argent.
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