Conexión placas solares: tipos, esquema y cableado

La conexión de placas solares es el método mediante el cual se interconectan los paneles solares para formar un sistema fotovoltaico eficiente. Los tipos de conexión de placas solares son en serie, en paralelo o en serie-paralelo (mixta). La conexión en serie incrementa el voltaje, mientras que la conexión en paralelo aumenta la corriente. La conexión mixta optimiza voltaje y corriente según las necesidades del sistema fotovoltaico.

Los esquemas de instalación de placas solares muestran las conexiones a realizar. Estos esquemas incluyen sistemas conectados a la red (on-grid), sistemas fuera de la red (off-grid) y sistemas híbridos. Los sistemas en red permiten vender el exceso de energía, los aislados funcionan de manera autónoma con baterías, y los híbridos combinan ambas tecnologías para más flexibilidad.

Para conectar las placas solares, se utilizan cables fotovoltaicos de cobre de sección adecuada. Los cables fotovoltaicos están diseñados para resistir condiciones adversas y garantizar baja resistencia eléctrica, durabilidad y eficiencia.

¿Qué tipos de conexiones de placas solares existen?

Hay 3 tipos de conexiones utilizadas en la instalación de placas solares que son, en serie, en paralelo y en serie-paralelo que sería una conexión combinada de las anteriores.

Conexión de paneles solares en serie

Conectar paneles solares fotovoltaicos en serie consiste en unir el terminal positivo de un panel con el negativo del siguiente, formando un circuito en serie. Por tanto, el voltaje de la serie es la suma de las tensiones de los paneles conectados en serie y la corriente resultante es la misma de un solo panel (el de menor amperaje). La serie de paneles conectados recibe el nombre de “String” o “Cadena”.

Por ejemplo, si se conectan 10 paneles en serie con una tensión unitaria de 40 Voltios y una corriente unitaria de 15 Amperios, a la salida de la serie se obtienen 400 Voltios y 15 Amperios.

La conexión de módulos fotovoltaicos en serie tiene la ventaja de que la suma de tensiones reduce la pérdida de potencia en largas distancias de cable.

Un voltaje más alto se ajusta a los requisitos de entrada de muchos inversores para que arranquen antes y se apaguen más tarde, lo que permite una conversión eficiente de la energía.

Un mayor voltaje reduce la complejidad del sistema al disminuir el número de cadenas paralelas, y simplifica la instalación general.

Los mayores inconvenientes de la conexión de placas solares en serie es que si un panel solar de la serie está a la sombra reduce el rendimiento de toda la cadena significativamente, ya que la corriente está limitada por el panel más débil. Cuando un panel falla, provoca una parada en la serie, ya que se desconecta el circuito.

Conectar placas solares en serie es el procedimiento habitual en prácticamente todas las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo y conexión a red.

Conexión de paneles solares en paralelo

La conexión en paralelo de los paneles solares consiste en unir todos los terminales positivos y todos los terminales negativos, formando un circuito paralelo. De este modo, la corriente resultante es la suma de la corriente de todos los paneles conectados y la tensión es la de uno de los paneles (el de menor tensión).

Por ejemplo, conectando 10 paneles fotovoltaicos en paralelo, cada panel con una tensión unitaria de 40 Voltios y 15 Amperios de corriente, a la salida de la serie en paralelo se obtienen 40 Voltios y 150 Amperios.

Una de las ventajas de conectar módulos solares en paralelo es que si un panel está a la sombra o tiene un rendimiento bajo, no afecta significativamente al rendimiento de los demás paneles del conjunto.

Como desventaja, se necesita más cableado y de mayor sección para conectar todos los paneles en paralelo, lo que es más complejo, más caro y lleva más tiempo.

Conexión de paneles fotovoltaicos en serie-paralelo

Una conexión mixta serie-paralelo de paneles fotovoltaicos combina las ventajas de las conexiones en serie y en paralelo para optimizar la tensión y la corriente del sistema.

¿Qué esquemas de instalación de placas solares hay?

Los esquemas de instalación de placas solares que existen son de tres tipos, de conexión a red, sin conexión a red (aislados) con baterías e híbridos que son una mezcla de los dos primeros. Al mismo tiempo, las conexiones de los paneles solares pueden ser en serie, en paralelo o en serie y paralelo.

Esquema de instalación de placas solares en red

El esquema de la instalación conectada a red consiste en que los paneles solares generan electricidad en corriente continua (CC) a partir de la luz solar que reciben, esta corriente continua se envía a un inversor o microinversor, que la convierte en corriente alterna (CA).

A continuación, la electricidad fluye hasta el cuadro eléctrico principal de la casa del edificio o la empresa, alimentando los electrodomésticos y otras necesidades eléctricas.

El exceso de electricidad generada por los paneles solares que no se consume se envía a la red eléctrica a través de un contador eléctrico, que controla la energía exportada. Cuando los paneles solares no producen suficiente electricidad (por ejemplo, por la noche o cuando la demanda supera la producción), la casa obtiene la electricidad de la red.

Esquema de instalación de placas solares híbrido

En el esquema de instalación de placas solares híbrido, los paneles solares convierten la luz solar en electricidad produciendo corriente continua (CC). Esta corriente continua se envía a un inversor híbrido, que la convierte en corriente alterna para consumo y también carga las baterías solares. La electricidad fluye hasta el cuadro eléctrico principal, alimentando los electrodomésticos y otras necesidades eléctricas.

El exceso de electricidad generada por los paneles solares se almacena en baterías o se envía a la red a través de un contador eléctrico. Cuando los paneles solares no producen electricidad suficiente (por ejemplo, por la noche o cuando hay más necesidad de energía), la vivienda se puede alimentar de las baterías o de la red.

Esquema de instalación de placas solares aislada

El funcionamiento del esquema de instalaciones solares aisladas consiste en que los paneles solares generan electricidad en corriente continua (CC) a partir de la radiación solar, esta corriente continua se envía a un regulador de carga, que gestiona el flujo de energía hacia las baterías, garantizando una carga segura y eficiente.

Un inversor convierte la energía almacenada en las baterías en corriente alterna (CA) para su consumo, alimentando electrodomésticos y otras necesidades eléctricas.

Como el sistema fotovoltaico no está conectado a la red, todas las necesidades energéticas se cubren con los paneles solares y las baterías. Durante los periodos de poca luz solar o de gran demanda energética, un generador de reserva proporciona la energía adicional necesaria.

¿Qué cables utilizar para conectar las placas solares?

Los cables que se utilizan para conectar las placas solares son cables fotovoltaicos de tipo PV ZZ-F o H1Z2Z2-K, de cobre. Son cables unipolares con doble aislamiento y con una gran resistencia a la intemperie, de 6mm2, 8mm2 o 10mm2.

La normativa que deben cumplir los cables para conectar las placas solares es la EN50618, de 2014. Es una norma específica para cables en instalaciones fotovoltaicas y que deben tener una tensión nominal de 1.500 Voltios (1,5kV).

Las secciones de cable más utilizadas para conectar las placas solares están en el rango de 6mm2, 8mm2 o 10mm2, para instalaciones de tamaño pequeño (residencial) o medio (comercial). Para sistemas fotovoltaicos aislados o grandes parques, se calculan con precisión las secciones de cable de tamaño superior a los habituales.

¿Cómo reducir la caída de tensión?

La caída de tensión en un sistema fotovoltaico (FV) reduce la eficiencia y el rendimiento del sistema. Para corregir caídas de tensión se reducen las distancias entre los componentes de la instalación fotovoltaica y se utilizan cables más gruesos para reducir pérdidas.

Las diferentes formas de reducir la caída de tensión están listadas a continuación.

• Utilizar cables del tamaño adecuado: instala cables más gruesos para reducir la resistencia y la caída de tensión.
• Minimizar la longitud de los cables: Diseña la disposición del sistema para que los cables sean lo más cortos posible.
• Utilizar cables de alta calidad: Utiliza cables con clasificación fotovoltaica H1Z2Z2-K de buena calidad para obtener un mejor rendimiento.
• Conexiones y terminaciones adecuadas: Comprueba que las conexiones sean firmes y seguras para minimizar la resistencia.
• Utiliza un sistema de mayor tensión: Opta por un sistema de voltaje más alto para reducir la corriente y la caída de voltaje.

¿Cómo conectar las placas solares al inversor?

Para conectar las placas solares al inversor se conectan los bornes positivo y negativo de la serie de los paneles, y las entradas positiva y negativa del inversor con los conectores MC4 que incorporan. La sección del cable para la conexión con inversores fotovoltaicos oscila entre los 6mm2 y los 10mm2

¿Cómo conectar los paneles solares al microinversor?

Para el caso de conectar placas solares a un microinversor se utilizan los cables que vienen de serie de los paneles, generalmente de una sección de 6mm2 o 8mm2, con la ayuda de los conectores y conectando los bornes positivo y negativo de los paneles a los bornes positivo y negativo del microinversor. La conexión posterior de los microinversores entre sí se realiza con cables multifásicos 4 x 2,5mm2 por lo general.

¿Cómo conectar los paneles solares a las baterías?

Los paneles solares no se conectan a las baterías, sino que se conectan a un regulador de carga solar, a un inversor cargador, o a un inversor híbrido, entre los paneles y la batería para que se pueda controlar la carga y descarga de la acumulación.

Las baterías solares conectadas directamente a las placas solares pueden dañarse e incluso explotar.