Legarea in serie si paralel a bateriilor in sistemele de panouri fotovoltaice

In era in care energia regenerabila devine din ce in ce mai prezenta si mai necesara, tehnologia de obtinere a energiei solare – una dintre cele mai curate metode de producere a electricitatii – joaca un rol foarte important in tranzitia accelerata catre surse de energie curate si sustenabile. 

In cadrul general al acestui veritabil ecosistem al energiei solare, legarea in serie si paralel a bateriilor si a acumulatorilor instalatiilor de panouri fotovoltaice reprezinta un aspect fundamental pentru optimizarea si eficienta sistemelor fotovoltaice, mai ales a celor care functioneaza independent de retelele nationale de transport de electricitate. Este si motivul pentru care acest articol va aduce o serie de informatii utile mai ales pentru cei care doresc sa cunoasca mai multe detalii despre legarea bateriilor fotovoltaice in serie si in paralel, precum si despre avantajele si dezavantajele fiecarui mod de instalare a acestora.

Cuprins

1. Importanta legarii bateriilor in serie sau in paralel in cadrul sistemelor de panouri fotovoltaice
2. Ce inseamna legarea acumulatorilor in paralel sau in serie?
3. Modul in care se face legarea in serie sau paralel a bateriilor sau acumulatorilor la un sistem de panouri fotovoltaice
4. Diferenta dintre legarea bateriilor in serie si legarea in paralel a bateriilor sau acumulatorilor
5. Detalii despre modul in care functioneaza bateriile intr-un sistem fotovoltaic
6. Cel mai indicat mod de legare in serie sau paralel a bateriilor / acumulatorilor  in functie de tipul de panou fotovoltaic din sistem

1. Importanta legarii bateriilor in serie sau in paralel in cadrul sistemelor de panouri fotovoltaice

Legarea bateriilor in paralel sau in serie este procesul prin care mai multe baterii sau acumulatori sunt conectati intre ei pentru a forma un singur sistem de stocare a energiei. Prin aceasta conexiune, se creeaza posibilitatea de a obtine tensiuni mai mari, capacitati mai mari sau o combinatie a ambelor in functie de configurarea aleasa.

• Rolul sistemelor de stocare energetica

In cadrul instalatiilor de panouri fotovoltaice, acumulatorii sau bateriile reprezinta o componenta esentiala ce permite stocarea surplusului de energie electrica generat de panourile solare. Acest surplus este, apoi, utilizat atunci cand productia de energie solara nu este suficienta, (pe timp noros, noaptea etc.), furnizand, astfel, un flux constant de energie electrica, chiar si in perioadele fara soare.

• Importanta optimizarii configuratiilor bateriilor

Configurarea corecta a legarii bateriilor fotovoltaice intr-un sistem de producere a energiei solare poate face diferenta intre o performanta optima si una sub asteptari. Alegerea intre legarea in serie sau in paralel a bateriilor poate influenta nu doar capacitatea si tensiunea sistemului, ci si durabilitatea si eficienta acestuia.

In continuare, ne propunem sa exploram in detaliu procesul de legare in serie si paralel a bateriilor in cadrul sistemelor de panouri fotovoltaice. Vom analiza procesul, modul in care functioneaza bateriile intr-un sistem fotovoltaic, diferentele dintre legarea in serie si paralel a bateriilor sau a acumulatorilor, precum si cel mai indicat mod de legare in functie de tipul de panou fotovoltaic folosit, pentru a oferi cititorilor o intelegere cat mai completa a acestor aspecte esentiale in domeniul energiei solare.

2. Ce inseamna legarea acumulatorilor in paralel sau in serie

Pentru a intelege mai bine functionarea si importanta legarii bateriilor in sistemele fotovoltaice, este esential sa exploram conceptul de legare in serie si paralel a acestora.

• Definitia legarii bateriilor in serie

Legarea in serie a bateriilor presupune conectarea pozitivului unei baterii la negativul celeilalte, astfel incat tensiunile acestora sa se adune. Aceasta configuratie creste tensiunea totala a sistemului, in timp ce capacitatea de stocare ramane constanta. In esenta, bateriile sunt legate in lant, fiecare adaugand tensiunea sa la cea a bateriei vecine.

In cazul legarii bateriilor fotovoltaice in serie, acestea sunt conectate, asa cum s-a aratat deja, una dupa alta, astfel incat tensiunea totala a sistemului este egala cu suma tensiunii fiecarei baterii individuale. De exemplu, daca este vorba de doua baterii de 12 volti si ele sunt conectate in serie, tensiunea totala a sistemului va fi de 24 volti. In cazul legarii bateriilor in serie, capacitatea totala a sistemului ramane aceeasi, dar tensiunea totala a sistemului creste.

• Legarea acumulatorilor in paralel

Pe de alta parte, legarea in paralel a bateriilor implica conectarea pozitivului la pozitiv si a negativul la negativ intre mai multe baterii. In acest mod, capacitatea totala a sistemului se aduna, pastrandu-se tensiunea constanta. Prin aceasta configuratie, capacitatea de stocare a energiei se mareste, mentinandu-se tensiunea la valoarea bateriei individuale.

In cazul legarii bateriilor in paralel, acumulatorii sunt conectati astfel incat bornele pozitive sunt legate la bornele pozitive si bornele negative sunt conectate la bornele negative. In cazul legarii in paralel a bateriilor, tensiunea totala a sistemului ramane aceeasi, dar capacitatea totala a sistemului creste. De exemplu, daca exista doua baterii de 12 volti si acestea sunt legate in paralel, tensiunea totala a sistemului va fi de 12 volti, dar capacitatea totala a sistemului va fi dubla.

• Avantaje si dezavantaje ale fiecarei configuratii

Legarea in serie ofera o crestere a tensiunii totale, ceea ce poate fi avantajos in aplicatii care necesita tensiuni ridicate. Insa, exista riscul ca, daca o singura baterie din lant are o performanta scazuta, aceasta sa afecteze intregul sistem.

Pe de alta parte, legarea in paralel sporeste capacitatea totala a sistemului, fiind benefica in cazul in care se doreste o stocare mai mare de energie. Cu toate acestea, trebuie sa se acorde atentie echilibrarii tensiunii si capacitatii intre bateriile conectate in paralel.

• Importanta alegerii configuratiei corecte

Alegerea configuratiei adecvate de legare a bateriilor este esentiala pentru a obtine performante optime si o durata de viata lunga a sistemului de panouri fotovoltaice instalat. In functie de cerintele specifice ale sistemului si de tipul de panou fotovoltaic utilizat, alegerea intre legarea in serie si legarea in paralel a bateriilor poate influenta semnificativ performanta si fiabilitatea intregului sistem.

3. Modul in care se face legarea in serie sau paralel a bateriilor sau acumulatorilor  la un sistem de panouri fotovoltaice

Dupa cum este stiut, bateriile sunt utilizate pentru a stoca energia electrica produsa de panourile fotovoltaice instalate intr-un sistem de producere a energiei solare. Aceasta energie, stocata in baterii, poate fi utilizata atunci cand panourile nu produc suficienta energie sau atunci cand nu exista suficienta lumina solara. Bateriile sunt conectate la panourile fotovoltaice prin intermediul unui invertor solar care are rolul de a transforma curentul electric continuu (DC) produs de panouri in curent electric alternativ (AC).

Exista mai multe tipuri de baterii utilizate in sistemele de panouri fotovoltaice: baterii cu plumb-acid, baterii cu litiu-ion sau cu litiu-fosfat de fier si baterii de tip gel-acumulator. Bateriile cu plumb-acid sunt cele mai vechi si comune modele de acumulatori si sunt utilizate in sistemele de panouri fotovoltaice de dimensiuni mai mici. Acestea sunt mai ieftine decat alte tipuri de baterii, dar au o durata de viata mai scurta si necesita intretinere regulata.

Bateriile cu litiu-ion / litiu-fosfat de fier sunt mai scumpe decat cele cu plumb-acid, dar au o durata de viata mai lunga si necesita mai putina intretinere. Acestea sunt utilizate in sistemele de panouri fotovoltaice de dimensiuni mai mari si sunt ideale pentru utilizarea in zonele rurale sau izolate.

Bateriile cu electrolit de tip gel nu solicita intretinere si nu emana gaze, au durate lungi de functionare si suporta numeroase cicluri de incarcare/descarcare. In plus, pot functiona in orice pozitie sunt asezate si rezista foarte bine la socuri mecanice si vibratii.

Procesul de legare a bateriilor intr-un sistem fotovoltaic este esential pentru asigurarea unei functionari corecte si eficiente a intregului sistem. Iata pasii esentiali pentru realizarea acestui proces:

1. Evaluarea necesitatilor sistemului

Inainte de a conecta bateriile, este important sa se evalueze cerintele specifice ale sistemului fotovoltaic. Aceasta evaluare include determinarea capacitatii si tensiunii necesare pentru a satisface cerintele de energie ale utilizatorului.

2. Alegerea configuratiei optime

In functie de evaluarea initiala, se decide daca legarea in serie sau in paralel a bateriilor este mai potrivita pentru sistemul respectiv. Aceasta decizie va influenta modul in care bateriile vor fi conectate intre ele.

3. Conexiunea bateriilor

Pentru legarea in serie a acumulatorilor, pozitivul unei baterii este conectat la negativul celeilalte, astfel incat tensiunile sa se adune. Pentru legarea bateriilor in paralel, pozitivul este conectat la pozitiv, iar negativul la negativ intre acumulatori.

4. Utilizarea echipamentelor de conectare

Pentru a realiza conexiunile corespunzatoare, sunt utilizate cabluri si conectori specializati, asigurandu-se astfel faptul ca toate conexiunile sunt stabile si izolate corespunzator pentru a evita scurtcircuitele sau pierderile de energie.

5. Testarea sistemului

Dupa ce legarea bateriilor este finalizata, se efectueaza teste pentru a verifica functionarea corecta a sistemului. Aceste teste includ verificarea tensiunii, capacitatii si functionarea generala a bateriilor in cadrul sistemului fotovoltaic.

6. Monitorizarea si intretinerea

Este important sa se monitorizeze in mod regulat performanta bateriilor si a intregului sistem de panouri fotovoltaice pentru a identifica si remedia orice probleme ce ar putea aparea. De asemenea, intretinerea preventiva este esentiala pentru a asigura o durata de viata cat mai lunga a bateriilor si a intregului sistem fotovoltaic.

4. Diferenta dintre legarea bateriilor in serie si legarea in paralel a bateriilor sau acumulatorilor

Intre legarea acumulatorilor in serie si legarea in paralel a bateriilor exista o serie de diferente care merita mentionate si retinute. Iata principalele diferente:

• Configuratia conexiunii

Legarea bateriilor in serie. In aceasta configuratie, bateriile sunt conectate pozitiv la negativ, permitand tensiunilor sa se adune.

Legarea in paralel a bateriilor. In aceasta configuratie, bateriile sunt conectate pozitiv la pozitiv si negativ la negativ, permitand capacitatilor sa se adune.

• Impactul asupra tensiunii si capacitatii

Legarea in serie a acumulatorilor creste tensiunea totala a sistemului, pastrand capacitatea constanta.

Legarea bateriilor in paralel creste capacitatea totala a sistemului, mentinand tensiunea constanta.

• Performanta si riscurile asociate

Legarea in serie a bateriilor conduce la obtinerea unei tensiuni totale mai mari, dar riscul principal il reprezinta faptul ca o singura baterie cu performanta scazuta poate afecta intregul sistem.

Legarea acumulatorilor in paralel sporeste capacitatea totala, dar necesita o atentie deosebita in echilibrarea tensiunii si capacitatii intre bateriile conectate in paralel pentru a evita dezechilibrele si pierderile de energie.

• Aplicatiile specifice si recomandari

Legarea bateriilor fotovoltaice in serie. Este o metoda preferata in aplicatii care necesita tensiuni mai mari, dar unde riscul unei singure baterii defecte este gestionabil.

Legarea bateriilor in paralel. Este metoda folosita in aplicatii unde se doreste o stocare mai mare de energie si unde gestionarea echilibrului intre baterii este posibila si necesara.

• Importanta selectarii corecte a configuratiei

Alegerea intre legarea in serie si in paralel este cruciala pentru optimizarea performantei si durabilitatii unui sistem fotovoltaic. Selectia adecvata a configuratiei trebuie sa tina cont de cerintele specifice ale sistemului, tipul de panou fotovoltaic si necesitatile de utilizare pentru a asigura o functionare eficienta si fiabila a intregului sistem.

5. Detalii despre modul in care functioneaza bateriile intr-un sistem fotovoltaic

Pentru a intelege mai bine diferenta intre legarea in serie si cea in paralel a bateriilor, este utila o trecere in revista a modului in care functioneaza acumulatorii integrati intr-un sistem de panouri fotovoltaice de producere a energiei solare. 

• Procesul de stocare a energiei

Odata ce panourile fotovoltaice transforma lumina solara in energie electrica, surplusul de energie este directionat catre baterii pentru stocare. Aceasta energie este convertita si acumulata sub forma chimica in baterii pentru a fi utilizata ulterior atunci cand e necesar.

• Ciclul de incarcare si descarcare

Bateriile dintr-un sistem fotovoltaic trec printr-un ciclu de incarcare si descarcare continuu. In timpul zilei, cand panourile solare genereaza energie electrica in exces, bateriile sunt incarcate. In perioadele fara soare sau noaptea, cand productia de energie solara este scazuta sau inexistenta, bateriile sunt descarcate pentru a furniza energie utilizatorilor. Temperaturile ridicate sau scazute pot afecta performanta bateriilor, motiv pentru care este important sa se ia in considerare conditiile climatice in alegerea si gestionarea bateriilor.

• Procesul de conversie

Odata ce energia este stocata in baterii, aceasta este convertita inapoi in energie electrica utilizabila printr-un proces chimic. Bateriile convertesc energia chimica acumulata in energie electrica prin intermediul unui sistem de conversie pentru a alimenta dispozitivele si aparatele conectate la sistemul fotovoltaic.

• Controlul si gestionarea eficienta a energiei

Sistemele de management al bateriilor monitorizeaza si controleaza fluxul de energie pentru a asigura o distribuire eficienta si corecta a acesteia. Acest control este crucial pentru optimizarea utilizarii energiei stocate si pentru a preveni pierderile de energie.

• Durabilitatea si performanta in timp

Durata de viata si performanta bateriilor sunt afectate de mai multi factori, inclusiv de ciclurile repetate de incarcare si descarcare, temperatura si gestionarea generala a sistemului. O intretinere adecvata si o gestionare atenta a acestor aspecte sunt esentiale pentru mentinerea durabilitatii si performantei sistemului fotovoltaic pe termen lung.

6. Cel mai indicat mod de legare in serie sau paralel a bateriilor / acumulatorilor in functie de tipul de panou fotovoltaic din sistem

Cel mai indicat mod de legare a bateriilor in serie sau in paralel depinde de mai multi factori printre care se pot mentiona urmatorii:

• Adaptarea configuratiei bateriilor la caracteristicile panourilor fotovoltaice

Panouri fotovoltaice monocristaline. Aceste panouri ofera o eficienta ridicata si se potrivesc bine cu legarea in serie a bateriilor pentru a obtine tensiuni mai mari in scopul de a maximiza performanta.

Panouri fotovoltaice policristaline. Ele sunt mai putin eficiente decat cele monocristaline, iar legarea in paralel a bateriilor poate fi preferabila pentru a compensa o posibila scadere a eficientei si pentru a mari capacitatea totala a sistemului.

• Factori de decizie in legatura cu tipul de legare

Cerintele de putere. Panourile cu cerinte de putere mai ridicate ar putea beneficia de legarea in serie pentru a obtine tensiuni mai mari si a satisface cerintele de functionare.

Spatiul disponibil. In cazul in care spatiul pentru instalare este limitat si este necesara o capacitate mare de stocare, legarea in paralel poate fi o optiune pentru a mari capacitatea totala a sistemului.

• Alte recomandari generale

Sistem mixt de legare. Pentru a obtine un echilibru intre tensiune si capacitate, unele configuratii de sisteme fotovoltaice pot implica o legare mixta, combinand atat legarea in serie, cat si in paralel, in functie de necesitatile specifice ale sistemului.

Consultarea unui specialist. O evaluare detaliata a cerintelor sistemului fotovoltaic si a caracteristicilor bateriilor in raport cu tipul de panou utilizat impreuna cu un specialist in domeniu poate fi esentiala pentru a lua decizia corecta in ceea ce priveste modul de legare a bateriilor.

• Importanta optimizarii configuratiei

Selectarea corecta a modului de legare a bateriilor in functie de tipul de panou fotovoltaic este esentiala pentru a maximiza performanta si eficienta sistemului fotovoltaic. Adaptarea configuratiei bateriilor la caracteristicile specifice ale panourilor solare poate contribui semnificativ la obtinerea unei performante optime a intregului sistem.

In concluzie, alegerea intre legarea in serie sau in paralel a bateriilor unui sistem fotovoltaic reprezinta o decizie importanta pentru buna functionare a sistemului si eficienta generala a acestuia. Tinand cont de elementele studiate pe parcursul acestui articol, vei avea acum la dispozitie un set de informatii complet pentru a sti cum sa abordezi acest aspect important al punerii in opera a unui sistem propriu de producere a energiei solare. 

Sursa foto: Pixabay.com