Amikor egy szigetüzemű 12V vagy 24V-os rendszerben több napelem összekötésére van szükség, akkor arra három lehetőség van: soros, párhuzamos és a kettő kombinációja. Ebben a cikkben a teljesség igénye nélkül a soros és a párhuzamos variációkat fogjuk átvenni.
Párhuzamos kötés esetén az egyes napelemek árama (A) összeadódik, míg a feszültségük ugyanannyi marad. Ezt a napelem csatlakoztatási módot általában szigetüzemű napelemes rendszereknél alkalmazzák. Például ha 3 db 100W-os napelemet kötünk párhuzamosan és az egyes napelemek feszültsége 21V, az áramuk pedig 5A, akkor a teljes ág feszültsége 21V és 15A lesz (a teljesítménye pedig az áram és a feszültség szorzata, vagyis ~300W).
Soros kötés esetén az egyes napelemek feszültsége (V) adódik össze és az áramuk marad ugyanannyi. Ezt a napelem csatlakoztatási módot általában hálózatra visszatermelő napelemes rendszereknél alkalmazzák. Ugyanannak a 3 db 100W-os napelemnek a sorba kötése esetén a teljes ág feszültsége 63V lenne és az árama 5A (a teljesítménye pedig az áram és a feszültség szorzata, vagyis ugyancsak ~300W). Ebben az esetben figyelnünk kell arra, hogy a napelemes szabályozónk fogadni tudja-e a sorbakötött napelemek miatt megemelkedett feszültséget.
Különböző fajtájú vagy gyártmányú, eltérő teljesítményű napelemek összekötése
Sokszor felmerül a kérdés, hogy már meglévő napelemhez hozzáköthetünk-e más gyártmányú, más feszültségű/áramú/teljesítményű napelemet. Ha valaki bővítené a napelemes rendszerét és évek múltán már nem találja meg ugyanazt a napelem modult, amit korábban vásárolt, az nem szeretné a teljesen jól működő napelemét lecserélni és nulláról kezdeni a tervezést. Míg a szakirodalom azt javasolja, hogy csak azonos gyártmányú és teljesítményű paneleket kössünk össze, a valóság azt mutatja, hogy összeköthetők különböző napelemek is egymással, ha a villamos paramétereiket (feszültség, áram, teljesítmény) is figyelembevéve választjuk ki a meglévő napelemünk mellé az új napelemet. Eltérő gyártmányú napelemek összekötésénél nem az eltérő gyártó jelent problémát, hanem a napelemek eltérő villamos paraméterei és az esetleges eltérő mértékű hatásfok romlás az évek folyamán. Mint a fenti példában, itt is két választásunk van alapvetően, párhuzamosan vagy sorba kötni a napelemeket. A példákban a napelem táblák maximális munkaponti feszültség- és áramértékeivel számoltunk.
Párhuzamos kötés esetén az összekötendő napelemek összfeszültsége (a napelem csoport feszültsége) a legalacsonyabb feszültségű napelem munkaponti feszültségével (Vmmp) fog megegyezni és az egyes napelemek áramai összeadódnak.
Soros kötés esetén az összekötendő napelemek összárama (a napelem csoport árama) a legalacsonyabb áramú napelem munkaponti áramával (Immp) fog megegyezni és az egyes napelemek feszültségei összeadódnak.
Végezetül fontos kiemelni az alábbiakat:
- Mind soros, mind párhuzamos kötésnél ha alacsonyabb teljesítményű panelt kötünk össze egy magasabbal, az alacsonyabb teljesítményű tábla le fogja húzni a teljes csoport teljesítményét. Minél nagyobb a különbség, annál nagyobb lesz a veszteség.
- Eltérő paraméterű napelemek soros vagy párhuzamos kötése MINDIG veszteséggel fog járni.
- Soros kötés esetén minél közelebb van az egyes napelemek munkaponti árama egymáshoz, annál kisebb lesz a teljes csoport vesztesége.
- Párhuzamos kötés esetén minél közelebb van az egyes napelemek munkaponti feszültsége egymáshoz, annál kisebb lesz a teljes csoport vesztesége.
- Ha a fenti számítás alapján túl nagy lenne az eltérő tulajdonságú napelemek vesztesége a közvetlen összekötésből adódóan, akkor még mindig fennáll az a lehetőség, hogy ugyanazt az akkucsoportot tölti, a régi napelem és töltésvezérlő mellett, az új napelem és töltésvezérlő (bekötési rajz a https://panelectron-shop.hu/spg/267977/Hogyan-valasszunk-napelemes-toltesvezerlot cikkben).
Mi az MC4 csatlakozó? Olyan speciális vízzáró (IP68 védettség) és UV-álló csatlakozó, amelyet kifejezetten napelemes felhasználásra fejlesztett ki a Multi-Contact nevű cég a 2000-es évek elején. Az MC4-es csatlakozó egyik fele az ún. apa (male) csatlakozó, a másik fele az anya (female) csatlakozó. A szabványok megkövetelik, hogy kézi erővel összedughatóak legyenek, de véletlenül ne lehessen őket széthúzni. Fontos, hogy áram alatt még kisfeszültségű (12V vagy 24V-os) rendszereknél is tilos őket széthúzni/összedugni, mivel az áram ívet húzhat, amely összeégetheti a csatlakozókat és átmeneti ellenállást képezve melegedéshez vezet.
Minden általunk forgalmazott napelem már fel van szerelve egy pozitív és negatív MC4-es csatlakozóval.
Ha több napelemet tervez sorbakötni (FIGYELEM! a legtöbb szigetüzemű kisteljesítményű PWM szabályozó csak ~40-50Voc-ig képes napelemet fogadni, ennél magasabb feszültségnél tönkremehetnek!), akkor a napelemekre szerelt csatlakozókat csak össze kell dugnia, hogy soros ágat alkossanak.
Ha két napelemet tervez párhuzamosan kötni, akkor szüksége lesz a hagyományos MC4 csatlakozó páron felül még egy ún. Y MC4 csatlakozó párra is, amellyel párhuzamosítani tudja a napelemeket.
Mindig eggyel kevesebb Y-csatlakozó párra lesz szükség (az általunk forgalmazott kettes Y-csatlakozókból), mint amennyi a párhuzamosan kötendő napelemek száma (nagyobb napelemszámnál hosszabbító toldókra is szükség lehet, lásd a lenti két ábrát, ahol 3, ill. 4 db napelem van párhuzamosan kötve).
MC4 csatlakozó felszerelése. Végezetül akár egy, akár több napelemet használ, szüksége lesz még egy hagyományos MC4-es csatlakozó párra a töltésvezérlő felé elmenő pozitív és negatív kábelek végeire. Az MC4-es csatlakozó felszereléséhez normál esetben egy speciális krimpelő szerszám szükséges, lásd például ezt a videót. Ha valaki házilag egyszerűen laposfogót használ az MC4 csatlakozó betétek füleinek a behajtásához, az is működik, de ebben az esetben feltétlenül szükséges, hogy a jobb átvezetés miatt ónozással (forrasztással) is erősítse meg ezt a mechanikai kötést. Találkoztunk már több olyan esettel, hogy az idő múltával a rézvezeték oxidációja és a rázkódás miatt (lakóautók, lakókocsik esetében) a gyenge kötésnél átmeneti ellenállás alakult ki, amely terhelés alatt melegedni kezdett és a hőtágulás miatt szakadás keletkezett és leállt a töltés a töltésvezérlőnél az akku felé. A hiba nehezen volt diagnosztizálható, mivel a napelemen mérhető volt az üresjárati feszültség, csak éppen nem volt terhelhető, tehát nem tudott töltőáram folyni.
