Optimización del Cableado de Paneles Solares y Baterías: Configuraciones Serie-Paralelo Explicadas

Cableado de Baterías y Panel Solar en Configuración Serie-Paralelo

Puede pensar cuál es el propósito de esta extraña combinación de conexión en serie y paralelo de ambos paneles solares y baterías en lugar de una simple configuración en serie o paralelo. Bueno, depende de las necesidades del sistema: aumentar tanto el voltaje de carga como la capacidad de almacenamiento de la batería en amperio-hora (Ah) conectando tanto el panel solar como las baterías en combinación serie/paralelo según el requerimiento del sistema.

Este diseño único es necesario cuando tanto la energía de carga como la de almacenamiento necesitan aumentarse usando paneles solares y baterías. Esto se debe a que las corrientes se suman en conexión en paralelo y los voltajes se suman en conexión en serie. En otras palabras, la corriente permanece igual en conexión en serie mientras que el voltaje permanece igual en conexión en paralelo. De esta manera, obtenemos las ventajas de ambas conexiones en serie y paralelo al conectar el panel FV y las baterías en combo de configuración serie-paralelo. Veamos cómo lo hacemos.

• Artículo Relacionado: Cómo Cablear Paneles Solares en Serie y Baterías en Paralelo? Sistema 12/24/48V

Paneles Solares y Baterías Conectados en Serie

Podemos conectar dos paneles solares o baterías conectando su Terminal Negativo "−" al Terminal Positivo "+" y viceversa. De esta manera, dos paneles solares de 6V (o 12 u 24V) 150W, 12.5A y baterías de 12V, 100Ah conectados en serie tendrían los siguientes valores.

Corrientes:

I₁ = I₂ ….. = I_n

es decir, la corriente es la misma en cada rama

12.5A = 12.5A

Similarmente,

Corriente en Baterías Conectadas en Serie

100Ah = 100Ah

Voltaje:

Como los voltajes son aditivos en conexión en serie, de esta manera,

V₁ + V₂ …… + V_n

es decir, el voltaje se sumará en conexión en serie. (supongamos que tenemos paneles FV y baterías de 12V).

12V + 12V = 24V.

• Artículo Relacionado: Cómo Cablear Paneles Solares en Paralelo y Baterías en Serie? Sistema 24V

Paneles FV y Baterías en Paralelo:

Un panel solar o batería puede conectarse en paralelo conectando el Terminal Negativo "−" del primero al Terminal Negativo "−" del segundo y el Terminal Positivo "+" del segundo al Terminal Positivo "+" del primero. En palabras simples, los terminales similares se conectan con cables puente. De esta manera, dos paneles solares de 6V (o 12 u 24V) 150W, 12.5A y baterías de 12V, 100Ah conectados en paralelo tendrían las siguientes cantidades.

Corriente

Corriente del panel solar al controlador de carga:

I₁ + I₂ ….. + I_n

es decir,

12.5A + 12.5A = 25A

Similarmente, la capacidad Ah de baterías en paralelo tendría:

100Ah + 100Ah = 200Ah.

Voltaje

El voltaje para panel solar y baterías permanece igual en conexión en paralelo:

V₁ = V₂ …… = V_n

es decir, el voltaje permanece igual para ambos paneles FV y baterías.

12V = 12V.

• Artículo Relacionado: Cómo Cablear Panel Solar y Baterías en Serie para Sistema 24V

Paneles FV y Baterías en Combinación Serie-Paralelo:

La siguiente parte es interesante donde utilizaremos la máxima eficiencia de paneles solares y baterías de 12V al arreglarlos en combinación serie-paralelo para aumentar tanto la potencia de carga desde los paneles solares como la capacidad de almacenamiento de las baterías. De esta manera, más potencia cargará la batería rápidamente con almacenamiento de energía extra. Podemos usar este sistema en proyectos pequeños como baterías de 6V y paneles FV para sistemas de 12V o aplicaciones residenciales como 24V o 48V y así sucesivamente.

Supongamos que tenemos los siguientes dispositivos valorados.

• 4 unidades de paneles solares cada uno con 12V, 150W, 12.5A
• 4 unidades de baterías cada una con 12V, 100Ah

Necesitamos conectarlos para un sistema de energía verde eficiente de 24V.

Para hacer esto, conecte los primeros 2 paneles solares en serie y haga lo mismo para los dos paneles solares restantes. En palabras simples, haga dos pares de dos paneles solares conectados en serie. Ahora, conecte estos dos conjuntos de paneles FV conectados en serie en paralelo como se muestra en la siguiente figura. Haga lo mismo para las baterías para arreglar la misma conexión serie-paralelo de baterías. De esta manera, obtendrá:

Voltaje y Corriente en Paneles FV Conectados en Serie-Paralelo

Un conjunto de dos paneles solares conectados en serie tendrá =

12V + 12V = 24V

y

12.5A = 12.5A

Si conectamos estos pares en serie en paralelo, tendrá que obtener:

24V = 24V (del serie previo 12V + 12V = 24V y ahora están en paralelo)

y

12.5A + 12.5A = 25A (del serie previo 12.5A = 12.5A y ahora están en paralelo).

Puede ver que hemos aumentado el voltaje del panel solar de 12V a 24V así como la potencia de carga de 12.5A a 25A.

• Artículo Relacionado: Cómo Cablear Panel Solar y Baterías en Paralelo para Sistema 12V

Voltaje y Corriente en Baterías Conectadas en Serie-Paralelo

Asimismo, la combinación serie-paralelo de baterías tendría el mismo impacto que el mencionado arriba para paneles solares, es decir, el banco de baterías el voltaje aumentaría de 12V a 24V y la capacidad de almacenamiento de 100Ah a 200Ah.

Voltaje en un conjunto de dos baterías conectadas en paralelo:

12V = 12V = 12V

y

12.5A + 12.5A = 25A.

Si conectamos estos dos conjuntos de baterías conectadas en serie en paralelo, obtendremos;

12V + 12V = 24V

y

25A = 25A

Puede ver que logramos 24V desde 12V y 200Ah desde 100Ah a la vez y es según nuestro sistema de 24V diseñado. Así que podemos cablearlos a través de un controlador de carga solar y conectar al equipo de carga.

• Artículo Relacionado: Cómo Diseñar e Instalar un Sistema Solar FV? Con Ejemplo Resuelto

Cableado de Paneles FV y Baterías en Combo Serie-Paralelo para Sistema 24V

El siguiente cableado simple muestra que cuatro paneles solares de 12V y baterías de 12V, 100Ah están conectados en combinación serie-paralelo. Los paneles FV están conectados a las baterías y carga DC a través de un controlador de carga. La carga AC de 120V o 230V está conectada a través del Inversor. La carga puede alimentarse durante el sol normal/día y operar mediante energía de respaldo almacenada en las baterías durante la sombra/noche. Todo este sistema de 24V funcionará automáticamente ya que hemos usado la fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) / inversor, es decir, hemos usado cableado automático de UPS. Significa que no es necesario usar un interruptor de transferencia automático o manual adicional para operación automática.

Es bueno saber:

• La conexión en serie de baterías o paneles solares aumentará el nivel de voltaje, por ejemplo, dos paneles FV de 12V, 5A o batería de 12V, 100A en serie proporcionarán 24V. Donde la corriente es la misma en ambos dispositivos, es decir, 5A en paneles y 100Ah en baterías.
• La conexión en paralelo de paneles FV y baterías sumará la corriente y la valoración de amperio-hora de la batería (capacidad de almacenamiento), por ejemplo, dos paneles FV de 12V, 5A en serie proporcionarán 12V, 10A. Similarmente, dos baterías de 12V, 100Ah en paralelo proporcionarán 12V, 200Ah de capacidad de almacenamiento. Donde el voltaje permanece igual en ambos equipos, es decir, 12V.

Notas Importantes:

Asegúrese de que la valoración de voltaje de la batería así como del panel solar sea la misma al conectarlos en serie, paralelo o serie-paralelo. En otras palabras, una batería de 6V no debe conectarse en serie/paralelo con baterías de 9V, 12V u otras valoraciones de voltaje. La misma regla se aplica a los paneles solares, por ejemplo, no conecte un panel solar de 12V en serie/paralelo con un panel FV de 6V o 24V.