Optimiser le câblage panneau solaire et batteries : Configurations série-parallèle expliquées

Câblage batteries et panneau solaire en configuration série-parallèle

Vous vous demandez peut-être quel est le but de cette étrange combinaison de connexion en série et en parallèle à la fois des panneaux solaires et des batteries au lieu d'une simple configuration en série ou en parallèle. Eh bien, cela dépend des besoins du système, c.-à-d. augmenter à la fois la tension de charge et la capacité de stockage de la batterie en ampère-heure (Ah) en connectant à la fois le panneau solaire et les batteries en combinaison série/parallèle selon les exigences du système.

Cette conception unique est nécessaire lorsque l'énergie de charge et de stockage doit être augmentée en utilisant les panneaux solaires et les batteries. Cela est dû au fait que les courants s'additionnent en connexion parallèle et les tensions s'additionnent en connexion série. En d'autres termes, le courant reste le même en connexion série tandis que la tension reste la même en connexion parallèle. De cette façon, nous obtenons les avantages des connexions série et parallèle en connectant le panneau PV et les batteries en combinaison de configuration série-parallèle. Voyons comment nous faisons cela.

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Panneaux solaires et batteries connectés en série

Nous pouvons connecter deux panneaux solaires ou batteries en connectant leur borne négative « - » à la borne positive « + » et vice versa. De cette façon, deux panneaux solaires 6V (ou 12 ou 24V) 150W, 12,5A et batteries 12V, 100Ah connectés en série auraient les valeurs suivantes.

Courants :

I₁ = I₂ ….. = I_n

c.-à-d. le courant est le même dans chaque branche

12,5Amp = 12,5Amp

De même,

Courant dans les batteries connectées en série

100Ah = 100Ah

Tension :

Comme les tensions sont additives en connexion parallèle, de cette façon,

V₁ + V₂ …… + Vn

c.-à-d. la tension s'additionnera en connexion parallèle. (supposons que nous ayons des panneaux PV et batteries 12V).

12V + 12V = 24V.

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Panneaux PV et batteries en parallèle :

Un panneau solaire ou une batterie peut être connecté en parallèle en connectant la borne négative « - » du premier à la borne négative « - » du second et la borne positive « + » du second à la borne positive « + » du premier. En termes simples, les bornes similaires sont connectées par des fils de pont. De cette façon, deux panneaux solaires 6V (ou 12 ou 24V) 150W, 12,5A et batteries 12V, 100Ah connectés en parallèle auraient les quantités suivantes.

Courant

Courant du panneau solaire vers le régulateur de charge :

I₁ + I₂ ….. + I_n

c.-à-d.

12,5Amp + 12,5Amp = 25A

De même, la capacité en Ah des batteries en série aurait :

100Ah + 100Ah = 200Ah.

Tension

La tension pour le panneau solaire et les batteries reste la même en connexion parallèle :

V₁ = V₂ …… = V_n

c.-à-d. la tension reste la même pour les panneaux PV et les batteries.

12V = 12V.

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Panneaux PV et batteries en combinaison série-parallèle :

La partie suivante est intéressante où nous utiliserons l'efficacité maximale de panneaux solaires 12V et batteries en les arrangeant en combinaison série-parallèle pour augmenter à la fois la puissance de charge des panneaux solaires et la capacité de stockage des batteries. De cette façon, plus de puissance chargera la batterie rapidement avec un stockage d'énergie supplémentaire. Nous pouvons utiliser ce système dans de petits projets comme batteries 6V et panneaux PV pour systèmes 12V ou applications résidentielles comme 24V ou 48V et ainsi de suite.

Supposons que nous ayons les dispositifs suivants avec leurs puissances nominales.

• 4 panneaux solaires chacun ayant 12V, 150W, 12,5A
• 4 batteries chacune ayant 12V, 100Ah

Nous devons les connecter pour un système d'énergie verte 24V efficace.

Pour ce faire, connectez les 2 premiers panneaux solaires en série et faites de même pour les 2 autres panneaux solaires. En termes simples, faites deux paires de deux panneaux solaires connectés en série. Maintenant, connectez ces deux ensembles de panneaux PV connectés en série en parallèle comme montré dans la figure suivante. Faites de même pour les batteries pour arranger la même connexion série-parallèle des batteries. De cette façon, vous obtiendrez :

Tension et courant dans les panneaux PV connectés en série-parallèle

Un ensemble de deux panneaux solaires connectés en série aura =

12V + 12V = 24V

et

12,5A = 12,5A

si nous connectons ces paires en série en parallèle, vous obtiendrez :

24V = 24V (de la série précédente (12V + 12V = 24V) et maintenant ils sont en parallèle)

et

12,5A + 12,5A = 25A (de la série précédente 12,5A = 12,5A et maintenant ils sont en parallèle).

Vous pouvez voir que nous avons augmenté la tension du panneau solaire de 12V à 24V ainsi que la puissance de charge de 12,5A à 25A.

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Tension et courant dans les batteries connectées en série-parallèle

De même, la combinaison série-parallèle des batteries aurait le même impact que mentionné ci-dessus pour les panneaux solaires, c.-à-d. la banque de batteries la tension augmenterait de 12V à 24V et la capacité de stockage de 100Ah à 200Ah.

Tension dans un ensemble de deux batteries connectées en parallèle :

12V = 12V = 12V

et

12,5A + 12,5A = 25A.

Si nous connectons ces deux ensembles de batteries connectées en série en parallèle, nous obtiendrons ;

12V + 12V = 24V

et

25A = 25A

Vous pouvez voir que nous avons atteint 24V à partir de 12V et 200Ah à partir de 100Ah à la fois et cela correspond à notre système 24V conçu. Donc, nous pouvons les câbler via un régulateur de charge solaire et les connecter aux équipements de charge.

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Câblage panneaux PV et batteries en combo série-parallèle pour système 24V

Le câblage simple suivant montre que quatre panneaux solaires 12V et batteries 12V, 100Ah sont connectés en combinaison série-parallèle. Les panneaux PV sont connectés aux batteries et à la charge DC via un régulateur de charge. La charge AC 120V ou 230V est connectée via l'onduleur. La charge peut être alimentée pendant l'ensoleillement normal/jour et fonctionner via l'énergie de secours stockée dans les batteries pendant l'ombrage/nuit. Ce système 24V complet fonctionnera automatiquement car nous avons utilisé l'alimentation sans interruption (UPS) / onduleur, c.-à-d. nous avons utilisé le câblage UPS automatique. Cela signifie qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser un commutateur de changement automatique ou manuel supplémentaire ou un commutateur de transfert automatique pour un fonctionnement automatique.

Bon à savoir :

• La connexion en série des batteries ou des panneaux solaires augmentera le niveau de tension, par ex. deux panneaux PV 12V, 5A ou batteries 12V, 100A en série fourniront 24V. Où le courant est le même dans les deux dispositifs, c.-à-d. 5A pour les panneaux et 100Ah pour les batteries.
• La connexion en parallèle des panneaux PV et des batteries additionnera le courant et la capacité en ampère-heure de la batterie (capacité de stockage), par ex. deux panneaux PV 12V, 5A en série fourniront 12V, 10A. De même, deux batteries 12V, 100Ah en parallèle fourniront 12V, 200Ah de capacité de stockage. Où la tension reste la même dans les deux équipements, c.-à-d. 12V.

Notes importantes :

Assurez-vous que la tension nominale de la batterie ainsi que du panneau solaire est la même lors de leur connexion en série, en parallèle ou en série-parallèle. En d'autres termes, une batterie 6V ne doit pas être connectée en série/parallèle avec des batteries 9V, 12V ou d'autres tensions nominales. La même règle s'applique aux panneaux solaires, c.-à-d. ne pas connecter un panneau solaire 12V en série/parallèle avec un panneau PV 6V ou 24V.