Collegamento pannelli solari: in parallelo o in serie?

Il collegamento dei pannelli solari è una fase importante nella progettazione di un impianto fotovoltaico, poiché influisce direttamente sulle prestazioni del sistema e sulla sua efficienza complessiva. Esistono principalmente due modalità di collegamento per i pannelli solari: in serie o in parallelo. Ciascuna di queste presenta vantaggi e svantaggi che devono essere considerati in funzione delle esigenze specifiche dell’impianto, delle caratteristiche dei pannelli, del regolatore di carica e dell’inverter.

Per configurare correttamente i collegamenti in serie e in parallelo dei pannelli solari, affinché i paramenti elettrici siano conformi alle specifiche di funzionamento degli inverter, puoi affidarti al software per la progettazione degli impianti fotovoltaici.

Collegamento dei pannelli solari

Una singola cella fotovoltaica non è in grado di generare una corrente e una tensione tali da poter alimentare i carichi normalmente impiegati. Per questo motivo, per poter sfruttare efficacemente la fonte solare, è necessario collegare tra loro più celle, in modo da raggiungere tensioni e correnti utili.

La cella è l’elemento basilare di ogni impianto fotovoltaico: un insieme di celle forma un modulo, più moduli, collegati in serie oppure in parallelo, formano una stringa fotovoltaica. Più stringhe collegate in parallelo formano un generatore o campo fotovoltaico.

I pannelli di un campo fotovoltaico possono essere connessi:

• in serie;
• in parallelo;
• in combinazione.

Differenza tra corrente e tensione

La tensione, o differenza di potenziale, è la differenza di potenziale elettrico tra due punti di un circuito. Viene misurata in volt (V) e rappresenta la forza che spinge gli elettroni attraverso il circuito. La corrente, invece, è il flusso di elettroni attraverso un circuito, viene misurata in ampere (A) e rappresenta la quantità di carica che fluisce attraverso il circuito in un determinato momento.

Collegamento pannelli solari in parallelo: come funziona

Il collegamento in parallelo prevede la connessione di tutti i terminali positivi dei pannelli solari tra loro, così come i terminali negativi. Quindi i collegamenti in parallelo si effettuano collegando il polo positivo di un modulo (o di una stringa) al polo positivo di un altro modulo (o stringa).

In questa configurazione, la tensione complessiva del sistema rimane invariata, mentre le correnti prodotte dai singoli pannelli si sommano. Questo tipo di collegamento è ideale quando si desidera incrementare la corrente senza modificare la tensione del sistema.

Collegamento in serie e in parallelo – software Solarius-PV

Vantaggi e svantaggi

Tra i vantaggi del collegamento in parallelo dei pannelli fotovoltaici vi sono:

• maggiore affidabilità: se un pannello risulta danneggiato o parzialmente ombreggiato, gli altri pannelli continuano a operare senza influenzare la produzione complessiva del sistema;
• facilità di espansione: l’aggiunta di nuovi pannelli al sistema è semplificata, poiché non influisce in modo significativo sulla tensione complessiva del sistema.

Un potenziale svantaggio è rappresentato dalle correnti elevate: l’aumento della corrente totale può richiedere l’utilizzo di cavi di sezione maggiore per prevenire perdite di energia e surriscaldamenti. Inoltre, anche i regolatori di carica e gli inverter devono essere in grado di gestire correnti più elevate, il che può portare a una maggiore complessità e spesa nell’acquisto di attrezzature.

Collegamento pannelli solari in serie: come funziona

Il collegamento in serie implica la connessione del terminale positivo di un pannello fotovoltaico al terminale negativo del successivo, formando una stringa di moduli collegati in serie. Questo tipo di configurazione è utilizzata per incrementare la tensione complessiva del sistema, mantenendo invariata la corrente. Man mano che si aggiungono pannelli in serie, la tensione totale dell’impianto aumenta. Tuttavia, è fondamentale considerare che un guasto o un’ombreggiatura su un singolo pannello può ridurre le prestazioni di tutta la stringa.

In questi casi, l’uso di ottimizzatori aiuta a monitorare eventuali malfunzionamenti e a regolare la tensione, migliorando così l’efficienza della produzione complessiva.

Ogni pannello fotovoltaico ha una tensione nominale e una corrente nominale. Collegando i pannelli in serie, le tensioni di ciascun pannello si sommano, mentre la corrente rimane invariata rispetto al valore di un singolo pannello.

Ad esempio, se si collegano tre pannelli con una tensione nominale di 40 V e una corrente di 8 A, il sistema avrà una tensione totale di 120 V e una corrente di 8 A.

Ottimizzatori – software Solarius-PV

Vantaggi e svantaggi

Il principale vantaggio del collegamento in serie risiede nel fatto che la tensione complessiva del sistema è data dalla somma delle tensioni di ciascun pannello. Ad esempio, collegando tre pannelli da 12V, si ottiene una tensione totale di 36V. Questa configurazione è particolarmente utile per impianti che necessitano di tensioni più elevate. Un aumento della tensione comporta una riduzione della corrente richiesta per generare la stessa potenza, riducendo così le perdite di energia nei cavi, soprattutto su lunghe distanze.

Tra gli svantaggi, invece, del collegamento in serie dei pannelli fotovoltaici possono essere evidenziati i seguenti aspetti:

• sensibilità all’ombreggiamento: anche una parziale ombreggiatura su un singolo pannello può influire significativamente sull’efficienza dell’intera stringa. Questo accade perché la corrente totale del sistema è limitata dal pannello che riceve meno luce solare;
• maggior rischio di malfunzionamento: se un pannello si guasta, l’intera stringa può smettere di produrre energia, compromettendo la produzione fino a quando il pannello difettoso non viene riparato o sostituito;
• limitata flessibilità: tutti i pannelli collegati in serie devono avere caratteristiche simili in termini di corrente e tensione. Questo rende più complesso l’ampliamento del sistema, poiché i pannelli nuovi devono essere compatibili con quelli esistenti.

Collegamento pannelli solari combinato

La maggior parte degli impianti fotovoltaici residenziali utilizza una configurazione mista, combinando collegamenti in serie e in parallelo. In questo caso, più stringhe di pannelli collegati in serie, con lo scopo di incrementare la tensione di uscita, vengono poi connesse in parallelo. Questa configurazione consente di aumentare la corrente complessiva, ottimizzando così la potenza totale generata in watt dall’impianto.

Il collegamento combinato consente di aumentare sia la tensione sia la corrente. Ad esempio, se si ha un sistema con due stringhe di tre pannelli ciascuna collegati in serie, e poi si collegano le due stringhe in parallelo, si otterrà una tensione pari alla somma delle tensioni dei pannelli in serie e una corrente pari alla somma delle correnti delle due stringhe parallele.

Differenze tra il collegamento dei pannelli solari in serie o in parallelo

Le principali differenze tra il collegamento in serie e quello in parallelo riguardano la tensione e la corrente che il sistema è in grado di generare. La scelta tra queste due configurazioni dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione, come appunto i requisiti di tensione e corrente, la struttura del sistema e le condizioni ambientali in cui verrà utilizzato.

Quindi, le principali variabili che influenzano la scelta sono:

• connettori MC4: i connettori MC4 sono essenziali per collegare i pannelli solari sia in serie che in parallelo, offrendo una connessione sicura e semplice tra i terminali positivi e negativi dei pannelli;
• componenti chiave: la scelta tra collegamento in serie o parallelo dipende da vari fattori, come il tipo di pannello (monocristallino o policristallino) e la dimensione dei moduli. Il numero di celle solari nei pannelli influisce sul tipo di collegamento. Il collegamento in serie aumenta la tensione del sistema, mentre quello in parallelo incrementa la corrente;
• ombreggiamento: l’ombreggiamento può influenzare notevolmente le prestazioni dei pannelli solari. In una configurazione in parallelo, un pannello parzialmente ombreggiato riduce solo la sua produzione, lasciando intatti gli altri pannelli. Invece, in una configurazione in serie, l’ombreggiatura di un solo pannello può compromettere l’efficienza dell’intero circuito;
• caricamento delle batterie: considerando il sistema nel suo complesso, compreso il caricamento delle batterie, il collegamento in parallelo fornisce tensioni più basse, mentre il collegamento in serie può generare tensioni molto più elevate, a seconda delle specifiche dei pannelli utilizzati. Questo influisce sulla scelta in base alle esigenze del sistema di accumulo.

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