En este artículo veremos cómo conectar los paneles fotovoltaicos y qué es lo que ocurre cuando se conectan en serie o en paralelo.

Para comenzar hay que aprender algunas cuestiones técnicas sobre electricidad, son fórmulas muy simples que es necesario saber ya que vamos a hablar de potencias, tensiones, corrientes y es necesario aprender algo básico.

 

 

Una de las fórmulas eléctricas que hay que aprender es la de potencia. La potencia es igual a la tensión por la corriente.

 P= V x I

Donde:

P: Potencia (W)

V: Tensión (V)

I: Intensidad o corriente (A)

La potencia expresada en watts, la tensión expresada en volts y la corriente expresada en amperes. La multiplicación de un volt por un ampere nos da un watt. Esta fórmula se utilizará en los paneles solares, en las baterías, en el consumo y en el inversor de un sistema fotovoltaico.

¿Cómo utilizarla en los paneles solares?

En cualquier datasheet (hoja de datos) de paneles solares se pueden ver varios parámetros entre ellos la potencia nominal, la corriente nominal y el voltaje nominal. Tomaremos un ejemplo de un panel Amerisolar donde su potencia nominal es de 300 watts, tiene una tensión nominal de 36,78 volts y una corriente nominal de 8,18 amperes.

 

La potencia es igual a la tensión por la corriente (Pn = Vn x In). Si multiplicamos 36,7 V por 8,18 A da 300,21 W, que son los 300 watts que tiene de potencia el panel.

Estos valores son los máximos, son los valores con las condiciones óptimas. El panel va a entregar 36,7 volt en la condición óptima de sol (irradiancia de 1.000W/m2) y la potencia va a ir variando en función de la energía que reciba.

Conexión de paneles en serie y en paralelo

 Ejemplo teórico 1

2 paneles solares de 90 Wp

Tensión nominal: 18 VCC

Corriente nominal: 5 A

Los paneles son de 90 watts. Al conectarlos en serie, las tensiones se suman y la corriente se mantiene. En los extremos tendremos 36 volts y los 5 amperes que tenía un panel (18 + 18 = 36 volts).

 

La potencia totales la que tendremos en los extremos

Pt = Vt x I

Pt = 36 V x 5 A = 180 Watts

Los 180 watts es la sumatoria de ambos paneles.

 

 

Al conectarlos en paralelo, se suman las corrientes y la tensión se mantiene. Tendremos 18 volts y 10 amperes.

Al conectarlos en paralelo, los tres paneles de 18 volts y 5 A, van a sumar 18 volts en los bornes y 15 A. En ambos casos son 270 watts. (Serie: Pn = 54 v x 5 A = 270 w. Paralelo: Pn= 18 v x 15 A= 270 W, que son los tres paneles de 90w sumados).

 

 

En el segundo caso, tenemos en los extremos 18 volts con 10 amperes y también los 180 watts.

Pn = Vn x In

Pn= 18 V x 10 A

P nominal: 180 W

La única diferencia es que uno va a entregar 36 volts y el otro 18 volts con el doble de corriente por ende la potencia se mantiene.

 

Ejemplo teórico 2

3 paneles de 90 Wp

Tensión: 18 VCC

Corriente: 5 A

Al conectarlos en serie, las tensiones se suman y la corriente se mantiene. Al sumar las tres tensiones tenemos 54 volts en bornes de salida y 5 A.

 

Al conectarlos en paralelo, los tres paneles de 18 volts y 5 A. Tendremos 18 volts en los bornes y 15 A.

 

En ambos casos son 270 watts. (Serie: Pn = 54 v x 5 A = 270 w. Paralelo: Pn= 18 v x 15 = 270 W (que son los tres paneles de 90w sumados).

 

Circuito mixto

 La combinación de estas dos conexiones se llama Serie Paralelo o conexión mixta; y se utiliza en proyectos más grandes, en los que hace falta colocar muchos paneles.

Ejemplo teórico 3

6 paneles

Tensión: 18 VCC

Corriente: 5 Amperes

Si se tienen dos series de 3 paneles (6 paneles), siguiendo con el mismo ejemplo de 90 Watts (18 Volts  5 Amperes), van a ser 54 volts 10 amperes en los bornes, porque sumando las tres tensiones da 54 volts y sumando las dos corrientes nos da 10 amperes. Tenemos entonces 540 Watts, que son los 6 paneles sumados. 

 

 

¿Qué ocurre cuando ya hay una instalación en serie o en paralelo y se quiere crecer?

En el caso de la conexión en paralelo, si se tienen dos paneles en paralelo, se puede conectar un tercero, un cuarto, un quinto, siempre y cuando no se supere la corriente del regulador de carga. Hay que respetar la corriente máxima de carga y la potencia máxima que indica el regulador.

En el caso de la conexión en serie, si se quiere crecer teniendo por ejemplo 3 paneles en serie, no podemos agregar uno o dos paneles.

 

 

Si hay una serie de 3 paneles hay que agregar siempre una serie de 3 paneles. Igual que en el caso anterior, respetando la corriente y la potencia máxima que indica el regulador de carga.

 

Esto se debe a que 3 paneles en serie van a entregar 54 volts, no se pueden agregar 2 paneles que van a entregar 36 volts y conectarlos entre sí.

Por lo tanto, cuando la serie es de 2 paneles se crece de a dos, cuando la serie es de 3 paneles se crece de a tres, y así sucesivamente.

 

Ejemplo práctico

Ejemplo de un inversor con cargador MPPT tensión de trabajo 48 VCC.

Datos que conciernen al cargador solar:

 

Potencia máxima de paneles solares: 2400 Watts, que sería la máxima potencia en paneles solares.

Rango de tensión: entre 60 y 115 volts.

Máxima tensión PV a circuito abierto: 145 volts

Si se quiere trabajar por ejemplo con paneles de 60 celdas, se pueden colocar 2 en serie porque se estaría en 64 volts, o 3 en serie porque se estaría por debajo de los 115 volts. Se pueden hacer series de 2 o series de 3 paneles, pero no conectarlos en paralelo porque quedaría fuera de este rango (lo mismo ocurriría con 4 en serie, se estaría por encima de este rango).

El dato que sigue es la máxima tensión a circuito abierto de los paneles: 145 volts. Normalmente, si se está dentro del rango anterior, esto no se supera, porque la tensión a circuito abierto por lo general ronda menos de un 25% de la tensión de trabajo nominal, por ende, se estaría dentro del rango. También puede ser el cargador por separado; hay que ver estos datos para ver cómo se conectan los paneles respetando estos valores, los máximos, los rangos, para que tengan un buen funcionamiento.

En este caso, por ejemplo, se podría trabajar con paneles de 260 watts y se pueden hacer 3 series de 3 (9 paneles), y se estaría en 2340 watts, dentro del rango de 2400 watts, habría una tensión de entre 92 y 93 volts dependiendo de la marca del panel, que también estaría dentro del rango de tensión, y de ese modo se puede aprovechar al máximo el inversor.

Si no se tienen los recursos económicos para todo el proyecto, se puede empezar con una serie de 3, o 2 series de 3, sabiendo que se puede llegar hasta 3 series de 3.

Esto es sólo un ejemplo para ver para qué sirve conectarlos en serie o paralelo, para poder sacarle la mayor eficiencia al sistema, y el buen funcionamiento del mismo; lo importante es saber cómo se comportan la tensión y la corriente en función del tipo de conexión que se utilice. 

Conclusiones

Dependiendo del tipo de instalación fotovoltaica a realizar y de los equipos que tengamos para realizarla, debemos conectar de modo distinto a los paneles solares.

Para saber cual es la forma correcta o en algunos casos la mejor forma de conexión se debe verificar las características del regulador de carga o del inversor si es que trae el cargador integrado, de este tema hablaremos más adelante, por ahora vamos a ver que cambia en conectar los paneles en serie o en paralelo.

Como norma debemos saber que lo ideal es trabajar con la mayor tensión posible ya que se minimizan las perdidas por caída de tensión en los cableados.

Otro dato es que para conectar paneles tanto en serie como en paralelo es importante que tengan las mismas características, tensión y corriente nominal, por ende, de la misma potencia.  Si se tiene dos tipos de paneles se deben conectar con distintos reguladores de carga y pueden trabajar con el mismo banco de baterías sin ningún problema.

Aprender estos tres tipos de conexiones sirve en distintas etapas de un proyecto fotovoltaico: desde la etapa de diseño, cuando se piensa qué tipo de equipo se va a necesitar, luego en una etapa de ampliación, de crecimiento, porque para crecer hay que saber cómo se puede crecer en función de los equipos que se tengan. Y también en un proyecto donde haya un cambio de sistema, por ejemplo de un sistema off-grid a un sistema on-grid, o de un sistema monofásico a un sistema trifásico, también se debe saber cómo aprovechar los paneles que se tienen y cómo conectarlos.