رشته‌بندی پنل خورشیدی: چند پنل را می‌شود سری کرد؟

سری و موازی: هر کدام چه چیزی را جمع می‌کند؟

• اتصال سری (مثبت یک پنل به منفی پنل بعدی): ولتاژها جمع می‌شوند و جریان همان جریان یک پنل می‌ماند. به مجموعهٔ پنل‌های سری‌شده رشته (String) می‌گویند.
• اتصال موازی (رشته‌ها کنار هم): جریان‌ها جمع می‌شوند و ولتاژ همان ولتاژ یک رشته می‌ماند.

اینورترهای متصل به شبکه و هیبرید با ولتاژ بالا بهتر کار می‌کنند، پس پنل‌ها تا جای ممکن سری می‌شوند و فقط وقتی رشته به سقف ولتاژ رسید، رشتهٔ بعدی شروع می‌شود. هر ورودی MPPT اینورتر (ردیاب نقطهٔ توان بیشینه، بخشی که ولتاژ کار پنل‌ها را طوری تنظیم می‌کند که بیشترین توان را بدهند) معمولاً یک یا دو رشته می‌گیرد. نقش MPPT را در نقش اینورتر در نیروگاه خورشیدی توضیح داده‌ایم.

چهار عدد از دیتاشیت پنل

برای رشته‌بندی این عددها را از دیتاشیت پنل لازم دارید (مثال: AE Solar Aurora ۵۵۰ وات):

مشخصه	نماد	Aurora ۵۵۰	Meteor ۷۳۰ دوطرفه
ولتاژ مدار باز	Voc	۵۱٫۴۴ ولت	۴۹٫۵ ولت
ولتاژ در نقطهٔ توان بیشینه	Vmp	۴۲٫۵۷ ولت	۴۱٫۷ ولت
جریان اتصال کوتاه	Isc	۱۳٫۶۷ آمپر	۱۸٫۴۹ آمپر
ضریب دمایی Voc	β	۰٫۲۷۵− درصد بر درجه	۰٫۲۴− درصد بر درجه

ضریب دمایی منفی یعنی ولتاژ پنل با سرما بالا و با گرما پایین می‌رود. همین است که رشته‌بندی را به آب‌وهوای محل وابسته می‌کند.

مرز بالا: ولتاژ مدار باز در سرما

خطرناک‌ترین لحظه برای اینورتر، صبح سرد و صاف زمستان است: آفتاب به پنل‌های یخ‌زده می‌تابد، اینورتر هنوز شروع به کار نکرده، و ولتاژ مدار باز در بیشترین مقدار سالانه‌اش است. اگر این ولتاژ از سقف ورودی اینورتر بیشتر شود، اینورتر آسیب می‌بیند و گارانتی هم معمولاً پوشش نمی‌دهد.

ولتاژ مدار باز در سرما = Voc × (۱ + |β| × (۲۵ − کمترین دمای هوا))

برای Aurora ۵۵۰ در کرمان با کمترین دمای محافظه‌کارانهٔ ۱۰− درجه:

۵۱٫۴۴ × (۱ + ۰٫۰۰۲۷۵ × ۳۵) = ۵۶٫۳۹ ولت برای هر پنل

با اینورتری که سقف ورودی‌اش ۱۰۰۰ ولت است: ۱۰۰۰ ÷ ۵۶٫۳۹ = ۱۷٫۷ ← حداکثر ۱۷ پنل در رشته. همیشه به پایین گرد کنید.

کمترین دمایی که ماشین‌حساب برای هر منطقه فرض می‌کند عمداً محافظه‌کارانه است: ۱۰− درجه برای مناطق کویری و مرکزی، ۲۰− درجه برای مناطق سردسیر مثل آذربایجان، و ۵− درجه برای شمال. اگر دمای ثبت‌شدهٔ محل شما از این سردتر است، با همان حساب کنید.

مرز پایین: ولتاژ کاری در گرما

در ظهر تابستان دمای سلول پنل به حدود ۷۰ درجه می‌رسد و ولتاژ کاری افت می‌کند. اگر ولتاژ رشته زیر کف بازهٔ MPPT اینورتر برود، اینورتر نمی‌تواند نقطهٔ توان بیشینه را دنبال کند و تولید می‌افتد یا قطع می‌شود.

ولتاژ کاری در گرما = Vmp × (۱ − |β| × (۷۰ − ۲۵))

برای Aurora ۵۵۰: ۴۲٫۵۷ × (۱ − ۰٫۰۰۲۷۵ × ۴۵) = ۳۷٫۳ ولت. با کف MPPT ۲۰۰ ولت: ۲۰۰ ÷ ۳۷٫۳ = ۵٫۴ ← حداقل ۶ پنل در رشته. این بار به بالا گرد کنید. (ضریب دمایی Vmp کمی بزرگ‌تر از Voc است؛ اگر رشتهٔ شما درست روی مرز پایین افتاد، یک پنل اضافه حاشیهٔ امن می‌دهد.)

جدول حداقل و حداکثر پنل در رشته برای اینورترهای رایج

بازهٔ ولتاژ دقیق در دیتاشیت هر اینورتر آمده؛ اعداد زیر بازه‌های رایج هر رده‌اند، برای مناطق کویری و مرکزی (کمترین دما ۱۰− درجه):

ردهٔ اینورتر	سقف ولتاژ / بازهٔ MPPT	Aurora ۵۵۰	Meteor ۵۸۰	Meteor ۷۳۰
تک‌فاز متصل به شبکه	۶۰۰ ولت / ۹۰ تا ۵۵۰	۳ تا ۱۰	۳ تا ۱۰	۳ تا ۱۱
هیبرید تک‌فاز	۵۰۰ ولت / ۱۲۵ تا ۴۲۵	۴ تا ۸	۴ تا ۹	۴ تا ۹
سه‌فاز تا ۳۰ کیلووات	۱۰۰۰ ولت / ۲۰۰ تا ۸۵۰	۶ تا ۱۷	۶ تا ۱۸	۶ تا ۱۸
سه‌فاز تجاری و نیروگاهی	۱۱۰۰ ولت / ۲۰۰ تا ۱۰۰۰	۶ تا ۱۹	۶ تا ۱۹	۶ تا ۲۰

در مناطق سردسیر با ۲۰− درجه، حداکثر در بعضی رده‌ها یک پنل کمتر می‌شود؛ مثلاً Meteor ۷۳۰ روی اینورتر تک‌فاز از ۱۱ به ۱۰، و Meteor ۵۸۰ روی اینورتر سه‌فاز کوچک از ۱۸ به ۱۷. برای حداکثر رشته، علاوه بر سقف ولتاژ، ولتاژ کاری در سرما هم نباید از سقف بازهٔ MPPT بگذرد؛ جدول بالا هر دو را در نظر گرفته است.

رشته‌ها هم‌اندازه باشند

رشته‌هایی که روی یک MPPT موازی می‌شوند باید هم‌تعداد باشند؛ رشتهٔ کوتاه‌تر ولتاژ کمتری دارد و کل گروه را پایین می‌کشد. به همین دلیل تعداد نهایی پنل گاهی چند عدد بیشتر از نیاز محاسبه‌شده درمی‌آید:

• ۲۰ کیلووات با پنل ۵۵۰ واتی: ۳۷ پنل لازم است، ولی چیدمان درست ۳ رشتهٔ ۱۳تایی (۳۹ پنل) است.
• ۱۰۰ کیلووات: ۱۹۰ پنل در ۱۰ رشتهٔ ۱۹تایی روی اینورتر ۱۱۰۰ ولتی؛ ولتاژ مدار باز رشته در سرما حدود ۱٬۰۷۱ ولت و ولتاژ کاری در گرما حدود ۷۰۹ ولت.
• ۵ کیلووات تک‌فاز: ۱۰ پنل در یک رشتهٔ ۱۰تایی؛ حدود ۵۶۴ ولت در سرما، زیر سقف ۶۰۰ ولت.

اگر سقف شما دو جهت دارد (مثلاً بخشی رو به جنوب شرقی و بخشی رو به جنوب غربی)، هر جهت را روی MPPT جداگانه ببرید؛ پنل‌های با جهت یا شیب متفاوت نباید در یک رشته باشند.

موازی کردن رشته‌ها: جریان و فیوز

هر ورودی MPPT یک حداکثر جریان ورودی دارد که در دیتاشیت اینورتر آمده. جریان رشته‌های موازی جمع می‌شود، پس دو رشته از Meteor ۷۳۰ با Isc حدود ۱۸٫۵ آمپر، نزدیک ۳۷ آمپر به یک MPPT می‌دهند؛ این عدد را با ورودی اینورتر مقایسه کنید. در پنل‌های دوطرفه، نور برگشتی از زمین جریان را از عدد دیتاشیت بالاتر می‌برد و حاشیهٔ بیشتری لازم است.

وقتی سه رشته یا بیشتر موازی می‌شوند، هر رشته فیوز DC لازم دارد تا اگر یکی اتصال کوتاه شد، جریان بقیه به آن برنگردد. اندازهٔ فیوز از حداکثر فیوز سری دیتاشیت پنل بیشتر نمی‌شود: ۲۵ آمپر برای Aurora ۵۵۰ و ۳۰ آمپر برای Meteor ۷۳۰. جزئیات کابل و فیوز را در کابل پنل خورشیدی ببینید.

اشتباه‌های رایج رشته‌بندی

• حساب‌کردن با Voc دیتاشیت بدون اصلاح دما: Voc در ۲۵ درجه اندازه‌گیری شده؛ در صبح ۱۰− درجه حدود ۱۰ درصد و در ۲۰− درجه حدود ۱۲ درصد بالاتر است.
• مخلوط کردن مدل‌های مختلف پنل در یک رشته: جریان رشته را ضعیف‌ترین پنل تعیین می‌کند.
• رشتهٔ زیر سایه: سایه روی یک پنل، جریان کل رشته را پایین می‌آورد. پنل‌هایی که بخشی از روز سایه می‌گیرند را در رشتهٔ جدا و روی MPPT جدا بگذارید.
• رشته‌بندی پیش از انتخاب اینورتر: بازهٔ ولتاژ اینورترهای هم‌توان فرق می‌کند. اول توان اینورتر و مدلش را مشخص کنید، بعد رشته‌ها را ببندید.

پرسش‌های پرتکرار

چند پنل خورشیدی را می‌شود سری کرد؟

تا جایی که ولتاژ مدار باز رشته در سردترین روز از سقف ولتاژ اینورتر بیشتر نشود. با پنل ۵۵۰ واتی و دمای ۱۰− درجه، روی اینورتر ۱۰۰۰ ولتی حداکثر ۱۷ پنل و روی اینورتر ۱۱۰۰ ولتی حداکثر ۱۹ پنل.

سری کردن پنل خورشیدی بهتر است یا موازی؟

برای اینورترهای متصل به شبکه و هیبرید، سری تا سقف ولتاژ و بعد موازی کردن رشته‌های هم‌اندازه. ولتاژ بالاتر یعنی جریان کمتر، کابل نازک‌تر و افت کمتر.

ولتاژ پنل خورشیدی چقدر است؟

یک پنل ۱۴۴ نیم‌سلولی مثل Aurora ۵۵۰ ولتاژ مدار باز حدود ۵۱ ولت و ولتاژ کاری حدود ۴۳ ولت در شرایط استاندارد دارد. در سرما ولتاژ بالاتر و در گرما پایین‌تر می‌رود.

MPPT در پنل خورشیدی چیست؟

MPPT بخشی از اینورتر است که ولتاژ کار پنل‌ها را مدام تنظیم می‌کند تا در هر تابش و دمایی بیشترین توان را بدهند. هر ورودی MPPT بازهٔ ولتاژ مشخصی دارد و رشته‌های متصل به آن باید داخل همین بازه بمانند.

اگر ولتاژ رشته از حد مجاز اینورتر بیشتر شود چه می‌شود؟

ولتاژ ورودی بیش از حد می‌تواند قطعات ورودی اینورتر را بسوزاند و این خرابی معمولاً مشمول گارانتی نیست. به همین دلیل حداکثر رشته با سردترین دمای محل و به پایین گرد حساب می‌شود.