Guía para Conectar Paneles Solares en Serie

Una vez que hayas determinado cuántos paneles solares necesitas, el siguiente paso es diseñar el arreglo solar. Conectar paneles solares en serie es un enfoque común. En esta etapa, es crucial alinear la configuración en serie con las especificaciones de tu controlador de carga solar o inversor híbrido. Esto garantiza seguridad, eficiencia y la máxima producción de energía de tu sistema.

En esta guía, nos enfocamos en la conexión en serie de paneles solares, incluyendo sus ventajas, posibles riesgos y cómo calcular el número máximo de paneles solares que se pueden conectar en serie.

Qué significa conectar paneles solares en serie

Conectar paneles solares en serie significa conectar el terminal positivo de un panel al terminal negativo del siguiente, lo que aumenta el voltaje del sistema mientras mantiene la misma corriente. Esta configuración es especialmente adecuada para aplicaciones de alto voltaje y funciona de manera óptima con controladores de carga MPPT.

Por ejemplo, si conecta tres paneles solares de 12V y 5A en serie, el voltaje total será de 36V, mientras que la corriente se mantiene en 5A.

Ventajas de conectar paneles solares en serie

1. El aumento de voltaje en una conexión en serie reduce la pérdida de potencia (P = I²R) y minimiza la caída de voltaje, mejorando la eficiencia en largas distancias de cableado.

2. Dado que la conexión en serie mantiene la potencia con menor corriente, se pueden usar cables más delgados y económicos, reduciendo los gastos de instalación.

3. En comparación con la conexión de paneles solares en paralelo, las conexiones en serie eliminan la necesidad de múltiples cajas combinadoras y fusibles adicionales, simplificando el diseño del sistema.

Riesgos de conectar paneles solares en serie

1. La sombra afecta la producción del arreglo solar, especialmente en conexión en serie; si un panel está sombreado, sucio o rinde menos, la salida de toda la cadena disminuye significativamente.

2. Conectar paneles solares en serie no solo aumenta el voltaje sino también el riesgo de sobretensión, si no hay un diseño adecuado puede dañar potencialmente el equipo y causar descargas eléctricas.

A continuación, explicaremos cómo calcular el número máximo de paneles solares que puede conectar en serie de forma segura.

Cálculo del máximo número de paneles solares en una cadena en serie

Después de determinar cuántos paneles solares necesita su sistema, el siguiente paso importante es asegurarse de que la potencia y el voltaje totales de su arreglo solar se mantengan dentro de los límites de su inversor híbrido o controlador de carga.

Paso 1. Verificar la potencia máxima de entrada PV

Asegúrese de que la potencia total de todos sus paneles solares no exceda la potencia máxima de entrada PV de su inversor o controlador de carga. Esto protege su equipo contra sobrecargas y posibles daños.

Paso 2. Calcular cuántos paneles solares se pueden conectar en serie

El número de paneles solares que puede conectar de forma segura en serie depende de los límites de voltaje de su controlador de carga MPPT o inversor híbrido. Hay 2 límites clave a considerar:

• Para asegurar que su sistema comience a cargar eficientemente, el voltaje en serie debe alcanzar al menos el voltaje de inicio del MPPT. Esto permite que el controlador se active y comience a rastrear la potencia, incluso en condiciones de poca luz.

• Al mismo tiempo, el voltaje total de su cadena en serie debe mantenerse por debajo del voltaje máximo de entrada PV del inversor o controlador para evitar sobretensión, especialmente en clima frío cuando el Voc aumenta. Exceder este límite puede dañar su equipo.

Generalmente, para configuraciones solares en vehículos recreativos (RV), los paneles solares suelen tener un voltaje de circuito abierto (Voc) entre 18V y 24V. Los controladores de carga MPPT comúnmente usados en RV soportan un voltaje máximo de entrada de 100V a 150V. Basado en esto, típicamente puede conectar de 3 a 6 paneles en serie.

En sistemas solares residenciales, los paneles suelen tener un Voc más alto, que varía entre 38V y 48V. Los inversores residenciales generalmente permiten voltajes de entrada de 450V a 600V, a veces incluso hasta 1000V en instalaciones grandes. Esto significa que usualmente puede conectar entre 8 y 14 paneles en serie.

Cómo conectar paneles solares en serie

Vamos a ver un ejemplo práctico para aprender cómo diseñar un arreglo solar y conectar paneles solares en serie y mantener la seguridad en un escenario real.

Suponiendo un sistema solar de 400W compuesto por ochopaneles de 50W, cada uno con un voltaje de circuito abierto (Voc) de 23.33V y una corriente de cortocircuito (Isc) de 2.73A, debe diseñar el cableado para que coincida con las especificaciones de un controlador de carga de 45a, que tiene un voltaje máximo de entrada PV de 100V.

Conectar los ocho paneles en serie resulta en 186.64V, superando el límite del controlador y poniendo en riesgo el equipo.

Para mantenerse dentro de los límites seguros, divida el límite de voltaje del controlador (100V) por el Voc del panel (23.33V), lo que equivale a aproximadamente 4.28. Como no puede exceder el límite, redondee hacia abajo a cuatro paneles por cadena. Eso significa que los 8 paneles solares deben conectarse usando una configuración serie-paralelo, con dos cadenas de 4 paneles cada una conectadas en paralelo.

Aquí se explica cómo cablear los paneles en una configuración segura y efectiva en serie-paralelo:

1. Agrupar los paneles
Divida los 8 paneles en dos grupos de 4.

2. Conectar cada grupo de 4 paneles en serie
Para cada grupo, conecte el terminal positivo (+) del primer panel al terminal negativo (–) del segundo panel. Continúe este patrón hasta que los 4 paneles estén enlazados en cadena. Al final de cada cadena, tendrá un cable positivo libre y un cable negativo libre.

3. Repetir para el segundo grupo
Haga lo mismo para el segundo conjunto de 4 paneles para crear una segunda cadena en serie idéntica.

4. Conectar las dos cadenas en serie en paralelo
Tome los cables positivos de ambas cadenas y conéctelos juntos. Haga lo mismo con los cables negativos. Use una caja combinadora PV o un conector paralelo adecuado para una conexión segura y confiable.

Esta configuración mantiene el voltaje total en 93.32V (4 × 23.33V) y aumenta la corriente a 5.46A (2.73A × 2), lo cual está dentro del límite seguro de entrada de 45A del controlador de carga.

Preguntas frecuentes sobre la conexión en serie de paneles solares

¿Puedo conectar paneles solares de diferentes vatios en serie?

No se recomienda. En el cableado en serie, todos los paneles deben llevar la misma corriente. Si conecta un panel de 100W (5.56A) con uno de 150W (8.3A), toda la cadena estará limitada a la corriente más baja, lo que resulta en un potencial de energía desperdiciado.

Mezclar paneles con diferentes voltajes también puede causar desequilibrio y reducir la eficiencia general. Para asegurar un sistema estable y eficiente, siempre use paneles solares idénticos en conexiones en serie.

¿Qué sucede si un panel está sombreado en una cadena en serie?

La corriente cae al nivel del panel con peor rendimiento, reduciendo la salida de toda la cadena. Use diodos de derivación o evite la sombra. Incluso una sombra parcial puede afectar significativamente la producción de energía en conexiones en serie, por lo que la colocación y el diseño adecuados de los paneles son críticos.

¿Qué tipo de controlador de carga es mejor para la conexión en serie de paneles solares?

Un controlador de carga MPPT es mejor para paneles solares conectados en serie. Convierte eficientemente el voltaje excedente en corriente adicional, especialmente cuando el voltaje de entrada es mayor que el voltaje de la batería, maximizando la recolección de energía y el rendimiento en condiciones variables de luz solar.