Collegare i pannelli solari: in serie o in parallelo

Come collegare i pannelli solari in serie o in parallelo

Sempre più persone al giorno d’oggi stanno scegliendo di passare a un impianto fotovoltaico per la propria casa.

Questo perché i vantaggi di installare dei moduli fotovoltaici sul proprio tetto sono numerosissimi, sotto diversi punti di vista. In primis, avrai la possibilità di produrre energia pulita per alimentare le utenze della tua abitazione e quindi di abbattere considerevolmente i costi in bolletta.

Oggi però vogliamo spiegarti quali sono le due principali modalità di collegare i pannelli solari fotovoltaici sul tetto della tua abitazione. Andremo a vedere come collegare pannelli solari in serie oppure in parallelo. Infine, ci occuperemo di rispondere ad alcune delle domande più frequenti sul collegamento in serie o in parallelo dei pannelli solari fotovoltaici.

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Sei pronto? Iniziamo!

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Cosa devi sapere sui pannelli solari?

Prima di affrontare nello specifico il tema dell'articolo, ovvero il collegamento in serie pannelli solari oppure il collegamento in parallelo , facciamo un piccolo ripasso!

I pannelli solari fotovoltaici sono dispositivi progettati per convertire l'energia solare in elettricità utilizzabile. Sono composti da celle fotovoltaiche, ovvero dei dispositivi elettronici che sfruttano l'effetto fotovoltaico per generare corrente elettrica quando vengono esposti alla luce solare.

In modo più approfondito, ecco il funzionamento dettagliato dei pannelli solari fotovoltaici:

• I pannelli solari sono composti da celle fotovoltaiche, solitamente realizzate in silicio o in altri materiali semiconduttori. Queste celle sono strutturate con strati positivi e negativi, creando così un campo elettrico all'interno della cella
• Quando la luce solare colpisce le celle fotovoltaiche, i fotoni di energia solare interagiscono con gli elettroni nei materiali delle celle, causandone l'eccitazione. Questo processo di eccitazione degli elettroni genera una differenza di potenziale elettrico tra gli strati positivi e negativi della cella, creando così una corrente elettrica
• Le celle fotovoltaiche sono connesse tra loro all'interno dei pannelli solari, sia in serie che in parallelo, al fine di ottenere la tensione e la corrente desiderate. Questa configurazione permette di ottenere un output di potenza ottimale
• L'energia elettrica prodotta dalle celle fotovoltaiche è originariamente in forma di corrente continua (CC), simile a quella prodotta dalle batterie. Tuttavia, poiché la maggior parte degli apparecchi domestici richiede corrente alternata (CA), è necessario utilizzare un componente chiamato inverter per convertire la corrente continua in corrente alternata
• L'energia elettrica generata dai pannelli solari può essere utilizzata direttamente per soddisfare le esigenze energetiche di un edificio o può essere immessa nella rete elettrica locale. Inoltre, molti sistemi di pannelli solari sono dotati di sistemi di accumulo, come batterie, che consentono di immagazzinare l'energia in eccesso per l'utilizzo durante i periodi in cui non c'è sole

Nell'infografica qui sotto trovi un riassunto schematico del funzionamento di un impianto fotovoltaico.

Bene, ora che abbiamo esplorato meglio cosa sono e come funzionano i pannelli solari, andiamo ad affrontare un altro aspetto: collegare in pannelli solari in parallelo oppure in serie?

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Come collegare i pannelli solari: in serie o in parallelo?

Oltre alla corretta disposizione fisica dei pannelli fotovoltaici, un aspetto cruciale nell'installazione di un impianto fotovoltaico domestico è la regolazione dei livelli di voltaggio e corrente in uscita. Questo processo determina non solo il tipo di collegamento dei pannelli solari tra di loro, ma anche la configurazione complessiva del circuito fotovoltaico.

La regolazione dei parametri di voltaggio e corrente è essenziale per ottimizzare l'efficienza dell'impianto e garantire un'adeguata produzione di energia solare. Questa fase richiede una valutazione attenta delle caratteristiche e delle specifiche tecniche di ciascun pannello solare, nonché delle condizioni ambientali e di installazione.

Esistono diverse configurazioni di collegamento per i pannelli fotovoltaici, tra cui:

• Il collegamento in serie
• Il collegamento in parallelo
• Una combinazione di entrambi (collegamento misto)

Cosa cambia tra collegare i pannelli solari in serie o in parallelo?

Il modo in cui si collegano i pannelli solari, che sia in serie o in parallelo, ha un impatto significativo sulla configurazione e sulle prestazioni globali del sistema fotovoltaico.

• Quando si collegano i pannelli solari in serie, il polo positivo di un pannello è connesso al polo negativo del successivo. Questa configurazione aumenta la tensione complessiva del sistema poiché le tensioni dei singoli pannelli si sommano. Sebbene l'intensità di corrente rimanga costante in un circuito in serie, la tensione totale aumenta. Questo tipo di collegamento è spesso preferito in situazioni che richiedono una tensione più alta, come nei sistemi di batterie per veicoli o negli impianti residenziali con tensioni di sistema elevate
• D'altro canto, quando i pannelli solari sono collegati in parallelo, i poli positivi dei pannelli sono collegati tra loro e lo stesso vale per i poli negativi. In questo caso, la tensione rimane costante, ma l'intensità di corrente si somma. Il collegamento in parallelo è comunemente adottato quando si desidera mantenere una tensione costante ma aumentare la corrente disponibile, ad esempio in sistemi di batterie per applicazioni industriali o commerciali

Le principali differenze tra i due tipi di collegamento riguardano quindi la tensione e la corrente complessive del sistema. La scelta tra collegamento in serie o in parallelo dipende dalle specifiche esigenze dell'applicazione, inclusi i requisiti di tensione e corrente, la configurazione del sistema e le condizioni ambientali.

Un'installazione correttamente configurata non solo massimizza la produzione di energia solare, ma contribuisce anche a garantire la sicurezza e l'affidabilità dell'impianto nel lungo termine. Pertanto, è consigliabile affidarsi a professionisti esperti nel settore per garantire una corretta progettazione e installazione dell'impianto fotovoltaico domestico.

Di seguito ti spieghiamo cosa significa collegare i pannelli solari in parallelo o in serie, le principali differenze e modalità di installazione.

Il collegamento in serie dei pannelli solari

Il collegamento in serie dei pannelli solari implica il collegamento dell’uscita positiva di un modulo fotovoltaico all’uscita negativa di un altro, creando così una stringa connessa in serie. Questa stringa può comprendere in media da 2 a 20 moduli fotovoltaici, anche se il numero esatto dipende dalla tipologia dei componenti utilizzati e da altri vincoli specifici del sistema.

Quando si collegano più pannelli in serie, i voltaggi dei singoli moduli vengono sommati tra loro, mentre le correnti rimangono inalterate. Per esempio, se si collegano in serie 5 pannelli solari da 12 V e 4 A, si otterrà una tensione di uscita complessiva di 60 V e una corrente di 4 A. Utilizzando la formula della potenza (W = V x I), si può calcolare che la potenza fornita dalla stringa sarà di 240 W.

Questo tipo di connessione è spesso utilizzato quando è necessario aumentare la tensione complessiva del sistema, ad esempio per adattarsi ai requisiti di tensione di specifiche applicazioni o per ottimizzare l'efficienza del sistema in determinate condizioni di illuminazione.

Tuttavia, è importante considerare anche altri fattori, come la perdita di potenza dovuta alla resistenza interna dei cavi e delle connessioni, nonché la possibilità di riduzione delle prestazioni complessive del sistema in caso di guasti o ombreggiamenti parziali su uno o più pannelli della stringa.

Nell'infografica trovi schematizzato il funzionamento dei pannelli solari in serie.

Scopri nel prossimo paragrafo come si collegano i pannelli solari in parallelo!

Il collegamento in parallelo dei pannelli solari

È relativamente limitato il numero di moduli solari fotovoltaici che possono essere collegati in serie, perciò, per ottenere una maggiore potenza di quella che può fornire una stringa di moduli in serie, sarà necessario collegare i pannelli solari in parallelo con più stringhe composte ciascuna dallo stesso numero di moduli.

I collegamenti in parallelo di pannelli solari fotovoltaici sono complementari a quelli in serie e si effettuano collegando il polo positivo di un modulo (o di una stringa) al polo positivo di un altro modulo (o di un’altra stringa); si procederà in maniera analoga anche con i poli negativi, che verranno anch’essi connessi tra loro.

I pannelli solari in parallelo non determinano la variazione della tensione del sistema, mentre le correnti si sommano. Quindi, per fare un esempio: se si collegano in parallelo 5 moduli da 12 V 4 A, si avrà una corrente di uscita di 20 A a 12 V e la potenza fornita dal sistema sarà, usando la formula W = V x I: 12 x 20 = 240 W, ovvero lo stesso valore che si otteneva con il collegamento in serie.

Per quanto riguarda questa particolare tipologia di collegamento è importante, però, fare alcune specificazioni. Il collegamento sarà molto semplice se se si è in possesso di due pannelli solari di uguale tensione e potenza.

È importante notare che il collegamento dei pannelli solari sarà più efficiente se si rispettano le seguenti condizioni:

• I pannelli solari fotovoltaici devono essere posizionati vicini tra loro e orientati con la stessa angolazione.
• La sezione del cavo elettrico di collegamento deve essere dimensionata correttamente in base alla distanza tra i pannelli.
• I moduli non devono ombreggiarsi reciprocamente e devono essere posizionati lontani da fonti di ombreggiamento.
• È consigliabile utilizzare scatole di derivazione per collegare in modo ordinato i terminali dei moduli solari.

Se si hanno a disposizione due pannelli fotovoltaici di uguale tensione ma di diversa potenza, si possono collegare tranquillamente in parallelo. Non è il caso, invece, se i due pannelli solari sono sia di potenza che di tensione diversa: in questo caso non sarà possibile collegarli in parallelo, poiché quello con la tensione più bassa si comporterebbe come un carico e inizierebbe ad assorbire corrente anziché produrne.

Nell'infografica trovi schematizzato il funzionamento dei pannelli solari in parallelo.

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Serie VS Parallelo

Esploriamo ora con maggior dettaglio il funzionamento dei pannelli solari, considerando le diverse configurazioni di collegamento in serie e in parallelo in base a importanti variabili:

• Connettori MC4: L'utilizzo dei connettori MC4 riveste un ruolo cruciale nel collegamento dei pannelli solari, sia in modalità serie che parallelo. Questi connettori forniscono terminali positivi e negativi che semplificano il collegamento tra i pannelli solari. Nel caso del collegamento in serie, le tensioni di ogni pannello solare vengono sommate. D'altra parte, nel collegamento in parallelo, si somma la corrente proveniente da ciascun singolo pannello solare
• Lista delle componenti: La decisione di collegare i pannelli solari in serie o in parallelo richiede l'attenzione a diversi fattori. Innanzitutto, è fondamentale la scelta del tipo di pannello solare, che può essere monocristallino o policristallino. Un secondo aspetto da considerare è la dimensione complessiva dei pannelli solari. Il numero di celle solari che possono essere collegate in serie o in parallelo dipende dalle dimensioni dei pannelli. Il collegamento in parallelo aumenta la corrente, mentre il collegamento in serie incrementa la tensione
• Ombreggiamento: Le fluttuazioni nella produzione di energia solare durante il giorno e l'anno sono influenzate dalla posizione del sole e possono essere compromesse da ombre e nuvole. Se un pannello solare collegato in parallelo è parzialmente ombreggiato, si verifica una significativa riduzione della produzione di energia solo dal pannello interessato, mentre gli altri rimangono intatti. Al contrario, se un pannello solare collegato in serie è ombreggiato, la produzione di energia di tutto il circuito cala proporzionalmente
• Caricamento della batteria: Considerando anche gli altri componenti del sistema fotovoltaico, come le batterie, va notato che i pannelli solari collegati in parallelo producono una tensione relativamente bassa, mentre una configurazione in serie può generare una tensione totale molto più elevata, a seconda delle caratteristiche specifiche dei pannelli

Ora, per concludere, andiamo a capire se è meglio il collegamento dei pannelli solari in serie oppure in parallelo!

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Meglio il collegamento in serie o in parallelo?

Dunque, per il proprio impianto, sono meglio i pannelli solari in serie o in parallelo?

Solitamente, le persone optano per il collegamento in serie dei pannelli solari, una scelta che si traduce in un risparmio sui cavi, poiché è un processo semplice e non richiede strumenti speciali. Il parametro cruciale da tenere presente è la tensione solare massima del regolatore di carica. È essenziale verificare che la tensione massima prevista dalla serie di pannelli non superi tale limite.

Quando invece si decide di collegare i pannelli solari in parallelo, è necessario dedicare maggiore attenzione. Inizialmente, è fondamentale determinare la corrente massima di carica prevista dal regolatore e assicurarsi che tutti i cavi e l'attrezzatura siano adeguatamente dimensionati per gestire tale ammontare di corrente. Inoltre, è importante notare che l'accumulatore deve essere caricato secondo le raccomandazioni, poiché superare tali limiti potrebbe ridurne la durata nel tempo.

Ma quindi? Per il proprio impianto fotovoltaico è meglio collegare i pannelli in parallelo o in serie? La risposta è: dipende.

Come abbiamo visto nel corso di questo articoli, 5 ipotetici pannelli solari collegati in serie o in parallelo forniscono la stessa potenza. Perciò, collegherai i moduli in modo tale da ottenere la tensione desiderata, mentre aumenterai la corrente con circuiti in parallelo per ottenere la potenza voluta dal sistema.

La maggior parte degli impianti fotovoltaici domestici optano per una combinazione di collegamenti in parallelo e in serie. In pratica, una o più stringhe di pannelli connessi in serie per accrescere il voltaggio di uscita vengono collegate fra loro in parallelo per aumentare la corrente e, di conseguenza, la potenza di uscita in watt.

Ecco per te un'infografica riassuntiva con le principali caratteristiche dei pannelli solari in serie e dei pannelli solari in parallelo.

	Vantaggi	Svantaggi	Quando utilizzarli
Pannelli Solari in Serie	Nessuna parte aggiuntiva è richiesta	Non funzionano bene all’ombra	Senza ombra
	Mantengono bassa la corrente	L’intera uscita dell’array cala contemporaneamente	Utilizzando un regolatore di carica MPPT
	Risparmio economico
	Funzionano meglio a inizio della giornata
Pannelli Solari in Parallelo	Funzionano bene all’ombra	Richiedono connettori a ramo	Condizione di luce mista
	Pannelli separati per l'uscita di energia	Costosi	Utilizzando un regolatore di carica PWM più economico
	Si caricano più velocemente

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Per concludere

In questo articolo abbiamo esaminato dettagliatamente il collegamento dei pannelli solari in serie e in parallelo, evidenziando i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna configurazione e fornendo indicazioni su quale potrebbe essere la scelta migliore per la propria abitazione. Inoltre abbiamo visto cosa cambia nel collegare i pannelli solari in serie o parallelo.

Esplorando più approfonditamente le configurazioni di collegamento dei pannelli solari, è fondamentale comprendere come queste scelte influenzino le prestazioni complessive di un impianto fotovoltaico. Collegare i pannelli in serie può aumentare la tensione complessiva del sistema, ideale per ridurre le perdite di trasmissione di energia in lunghe distanze o per applicazioni che richiedono tensioni più elevate. Tuttavia, questa configurazione potrebbe essere sensibile all'ombreggiamento, poiché una singola cella o un pannello ombreggiato può ridurre l'efficienza di tutta la stringa.

D'altra parte, la connessione in parallelo mantiene costante la tensione, ma aumenta la capacità complessiva di corrente, rendendola ideale per ridurre l'effetto dell'ombreggiamento e massimizzare l'efficienza in condizioni di luce variabile. Tuttavia, richiede una maggiore attenzione al dimensionamento dei cavi e agli aspetti di sicurezza e protezione del sistema.

La scelta della configurazione dipende quindi dalle esigenze specifiche dell'utente, dalle condizioni ambientali e dalle limitazioni dell'installazione. È consigliabile consultare un professionista del settore solare per valutare attentamente le opzioni e progettare un sistema ottimizzato in base alle proprie esigenze e obiettivi.

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Domande frequenti

Quanti pannelli solari si possono collegare in serie?

Collegare in serie una stringa di pannelli significa collegare l'uscita positiva di un modulo all'uscita positiva di un altro. Procedendo in modo analogo con altri pannelli si può collegare una stringa che può comprendere tipicamente da 2 a 20 pannelli.

Come si collegano i pannelli fotovoltaici in parallelo?

Per collegare i pannelli solari in parallelo bisognerà collegare il polo positivo di un modulo al polo positivo dell'altro e il polo negativo all'altro polo negativo.