Optimaliseren van zonnepaneelbedrading: Handleiding voor serie-parallelconfiguratie

Serie-parallelverbinding van zonnepanelen met batterij en omvormer

Voor kleine residentiële lasten is de serie-parallelcombinatie van zonnepanelen een minder gangbare (maar wel mogelijke) bedrading naar batterijen, AC- en DC-lasten via laadregelaar, batterij en UPS/omvormer. Voor verschillende mogelijke bedradingssystemen mogen we zonnepanelen en batterijen in serie, parallel of complex (serie-parallel) aansluiten volgens onze behoeften en systeemontwerp.

In deze tutorial tonen we de basisbedrading van fotovoltaïsche panelen in serie-parallelverbinding naar een enkele of meerdere batterijen, laadregelaar, AC- en DC-last via laadregelaar en een omvormer.

• Gerelateerd artikel: Hoe batterijen in serie-parallel aan een zonnepaneel te koppelen?

Deze opstelling is nodig wanneer we zowel het spanningsniveau (spanning is optelbaar en stroom is gelijk in serieverbinding) als de laadstroom (stroom is optelbaar en spanning is gelijk in parallelverbinding) van zonnepaneel naar batterijen en andere lastpunten willen verdubbelen. In dit geval moeten we meerdere zonnepanelen (fotovoltaïsch array) in serie-parallelverbinding met de batterijen en lastpunten koppelen.

Door fotovoltaïsche panelen in serie-parallelconfiguratie te verbinden, verkrijgen we de voordelen van beide verbindingen: verdubbeling van het spanningsniveau en verhoging van de stroomcapaciteit van zonnepanelen naar batterijen en AC/DC-last.

Spanning & stroom in serie-parallelgekoppelde zonnepanelen

Stel we hebben 12 V, 10 A, 120 W zonnepanelen in serie-parallelverbinding.

Een set van twee in serie geschakelde zonnepanelen:

Seriës spanning:

V₁ + V₂ ….. + V_n

12 V + 12 V = 24 V. … (Spanning is optelbaar in serieverbinding)

Seriës stroom:

I₁ = I₂ ….. = I_n

10 A = 10 A = 10 Ah … (Stroom is gelijk in serieverbinding).

Nu hebben we twee sets van in serie geschakelde zonnepanelen. Als we deze twee sets parallel koppelen:

Parallel spanning:

V₁ = V₂ ….. = V_n

24 V = 24 V = 24 V … (Spanning is gelijk in parallelverbinding)

Parallel stroom:

I₁ + I₂ ….. + I_n

10 A + 10 A = 20 A … (Stroom is optelbaar in parallelverbinding).

Uiteindelijk verkrijgen we 24 V, 20 A van vier PV-panelen van elk 12 V en 10 A; we hebben dus zowel de spanning als de stroomcapaciteit verdubbeld, bijvoorbeeld spanning van 12 V naar 24 V en amperage van 10 Ah naar 20 Ah door PV-panelen in serie-parallelconfiguratie te koppelen.

Bedrading van fotovoltaïsche panelen in serie-parallelverbinding

Om deze bedrading te realiseren, maak twee sets (paren) van PV-panelen en koppel ze in serie. Op deze manier heb je twee paren van in serie gekoppelde zonnepanelen. Koppel nu de twee sets van in serie gekoppelde zonnepanelen parallel zoals in de volgende figuur getoond. Nu heb je vier 12 V, 10 A zonnepanelen in serie-parallelconfiguratie.

Als volgende stap kun je deze zonnepanelen aan een laadregelaar koppelen. Een basis DC-last (12 of 24 V) kan direct gevoed worden door het aan te sluiten op de laadregelaar.

De AC-last kan op twee manieren gevoed worden. Ten eerste direct door zonne-energie tijdens normale zonneschijn (dag). Ten tweede kan de AC-last (120 V/230 V AC) gevoed worden door de opgeslagen energie in de batterijen via een omvormer tijdens beschaduwing (of nacht). Houd er rekening mee dat het aantal zonnepanelen en batterijen afhangt van de lastvereisten, waarbij zonnepanelen de batterijen laden en tegelijkertijd de AC-last voeden.

Het volgende zonnepaneel- en batterij-bedradingsschema toont hoe vier 12 V zonnepanelen in serie-parallelverbinding aan een 24 V, 400 Ah batterij met een automatisch omvormersysteem te koppelen. Let op dat het aantal zonnepanelen en batterijen afhangt van het systeemontwerp en de lastvereisten; meerdere batterijen en zonnepanelen kunnen in serie, parallel of serie-parallel worden aangesloten om de Ah-waarde en opslagcapaciteit te vergroten (hiervoor besproken in eerdere artikelen).

Deze bedrading is volledig automatisch door de auto-UPS-bedrading; er is geen handmatige of automatische omschakelaar / ATS nodig om te schakelen tussen zonne-energie of batterij-opslag naar de lastpunten.

Goed om te weten:

• Stroom is optelbaar, spanning is gelijk in parallelverbinding.
• Stroom is gelijk, spanning is optelbaar in serieverbinding.
• Alleen gelijk gewaardeerde zonnepanelen mogen in serie, parallel of serie-parallel worden aangesloten.
• Een 12 V zonnepaneel kan alleen in (serie, parallel of serie-parallel) met een andere 12 V zonnepaneel worden aangesloten.
• Een 12 V zonnepaneel mag niet (in serie, parallel of serie-parallel) met een 6 V of 24 V zonnepaneel worden verbonden.

Gerelateerde zonnepaneel-bedradings- en installatiediagrammen:

• Hoe zonnepaneel & batterijen in serie te bedraden voor 24 V systeem?
• Hoe zonnepaneel & batterijen in parallel te bedraden voor 12 V systeem?
• Hoe zonnepanelen & batterijen in serie-parallelverbinding te bedraden?
• Hoe zonnepanelen in serie & batterijen in parallel te bedraden? 12/24/48 V systeem
• Hoe zonnepanelen in parallel & batterijen in serie te bedraden? 24 V systeem
• Basisonderdelen nodig voor zonnepaneelsysteeminstallatie
• Hoeveel Watt zonnepaneel heb je nodig voor huishoudelijke apparaten?