¿Hasta cuántos paneles solares se pueden conectar en serie en un sistema fotovoltaico?

Para el diseño de un sistema fotovoltaico, generalmente se sabe que es mejor conectar los módulos fotovoltaicos en serie y no en paralelo.
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Esto se debe principalmente a que en una conexión en serie, aumenta el voltaje y la corriente se mantiene, por lo que no será necesario aumentar el calibre de los conductores, o en su caso, aumentar la capacidad de las protecciones eléctricas.

Sin embargo, todo buen diseño debe de tener en cuenta el hecho de que los inversores necesitan un voltaje mínimo de arranque, y análogamente, poseen un voltaje máximo que toleran. Esos dos valores de tensión van a marcar la pauta acerca de cuántos módulos fotovoltaicos se pueden conectar en serie como máximo y como mínimo, análisis que se va a ejecutar a continuación.

Número mínimo de módulos

Todos los inversores necesitan un voltaje mínimo de corriente directa para arrancar. Generalmente este dato se puede encontrar en la placa de datos de los equipos, o bien, en la ficha técnica. Adicionalmente, se sabe que los módulos fotovoltaicos poseen dos valores de voltaje; el Voc y el Vmp. 

Figura 1 – Tensión mínima de arranque de un inversor Sol-Ark

El número mínimo de módulos que se tienen que conectar en serie para arrancar el inversor, se obtiene dividiendo el voltaje de arranque entre el Vmp del módulo a utilizar, corregido a la máxima temperatura.

Lo anterior se puede entender mejor con un ejemplo.

Si un sistema de almacenamiento de energía se va a diseñar con un módulo fotovoltaico cuyo Vmp es de 34.9 V, y la temperatura máxima es de 38˚C, ¿Cuántos módulos como mínimo se tienen que conectar en serie para hacer funcionar el equipo? De la ficha técnica del módulo fotovoltaico se extrae el cociente de corrección por temperatura de -0.33 %/˚C.

Para dar respuesta a esta pregunta, tenemos que aplicar la siguiente fórmula:

Las conexiones del sistema de puesta a tierra y unión garantizan la seguridad de las personas, no solo de los equipos.

Por lo tanto, el número mínimo de módulos que se necesitan conectar son 5.

Los módulos fotovoltaicos monocristalinos son menos suceptibles a los cambios de temperatura, respecto a los policristalinos.
Los módulos fotovoltaicos monocristalinos son menos suceptibles a los cambios de temperatura, respecto a los policristalinos.

Número máximo de módulos

Ahora bien, todos los inversores, poseen componentes que individualmente tienen un límite de voltaje que se les puede aplicar. Por ejemplo, un desconectador de CD, los aislamientos de la electrónica de potencia, las terminales de conexión, todos ellos poseen un límite de voltaje que se les puede aplicar, el cual también está especificado en la ficha técnica del inversor en cuestión.

El número máxima de módulos que se pueden conectar en serie para no dañar los aislamientos del inversor, se obtiene dividiendo el voltaje máximo entre el Voc del módulo a utilizar, corregido a la mínima temperatura.

Un ejemplo de sistema

Para el sistema del ejemplo anterior, el Voc del módulo fotovoltaico es de 41.3 V, y la temperatura mínima es de 3˚C, ¿Cuántos módulos como máximo se pueden conectar en serie al mismo inversor Sol-Ark? De la ficha técnica del módulo fotovoltaico se extrae el cociente de corrección por temperatura de -0.26 %/˚C.

Para dar respuesta a esta pregunta, tenemos que aplicar la siguiente fórmula:

El impacto de un rayo es una fuente natural de pulsos electromagnéticos. Otros pueden ser las tormentas solares e incluso algunos tipos de bombas.

Por lo tanto, el número máximo de módulos que se le pueden conectar en serie a ese inversor en particular, es de 11. En el caso de que se le conecten 12, puede darse el caso de que, cuando haga mucho frío, el voltaje de cada módulo a nivel individual aumente, superando los 500 V máximos que soporta el inversor.

Conclusiones

El número máximo de módulos en serie que se pueden conectar a un equipo, no se puede obtener por mera intuición, sino que hay que hacer un cálculo adecuado para tal fin.

El número máximo y mínimo de módulos que se conectan a un inversor, depende propiamente del módulo específico a utilizarse, y de las temperaturas del lugar de instalación.

El cálculo del número máximo y mínimo de módulos que se conectan en serie, únicamente proporciona al diseñador una guía acerca de cuántos módulos realmente se conectarán en su diseño.

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