Conceptos básicos del cableado del panel solar: guía completa y consejos para cablear un sistema fotovoltaico

Los sistemas fotovoltaicos (PV) son una de las fuentes de energía renovable más importantes a nivel mundial. Aprender los conceptos básicos del cableado de paneles solares es una de las herramientas más importantes en su repertorio de habilidades por razones prácticas y de seguridad, después de todo, las instalaciones fotovoltaicas residenciales presentan voltajes de hasta 600 V.

Hay tres tipos de cableado para módulos fotovoltaicos: serie, paralelo y serie-paralelo. Aprender a cablear paneles solares requiere aprender conceptos clave, elegir el inversor correcto, planificar la configuración del sistema, aprender a hacer el cableado y más. En este artículo, le enseñaremos todo esto, ahorrándole semanas, si no meses, de arduo estudio sobre el tema.

Tabla de contenido

La "cadena de paneles solares" es el concepto más básico e importante en el cableado de paneles solares. Se trata simplemente de varios módulos fotovoltaicos conectados en serie o en paralelo.

Los paneles solares cuentan con terminales positivos y negativos. Cablear paneles solares en serie significa conectar el terminal positivo de un módulo al negativo del siguiente, y así sucesivamente para toda la cadena. Este tipo de cableadoaumenta el voltaje de salida, que se puede medir en los terminales disponibles.

Cableado de paneles solares en paraleloaumenta la corriente de salida, manteniendo el voltaje constante . La corriente de salida es la suma de todas las corrientes generadas por los módulos en la cadena.

Los paneles solares conectados en paralelo también deben cumplir con las normas NEC. Esto incluye el tamaño del conductor y los dispositivos de sobrecorriente. Esto se calcula sobredimensionando la Corriente de Cortocircuito (Isc) en un 125%, considerando el número de módulos en el sistema, como se especifica en NEC 690.8(A)(1) y NEC 690.8(A)(2).

Existe un cableado de paneles solares que combina conexiones en serie y en paralelo, conocido como serie-paralelo. Esta conexión cablea los paneles solares en serie conectando terminales positivos a negativos para aumentar el voltaje y conecta estas cadenas en paralelo. Todas las cadenas de paneles solares conectadas en paralelo deben tener el mismo voltaje y también deben cumplir con NEC 690.7, NEC 690.8 (A) (1) y NEC 690.8 (A) (2). Los módulos deben ser del mismo modelo en todos los casos para proporcionar un rendimiento óptimo en el sistema.

Debe aprender de antemano sobre las herramientas utilizadas para cablear paneles solares. Estas son la herramienta de engaste y la herramienta de montaje del conector solar.

La herramienta de crimpado se utiliza para crimpar la placa de conexión del conector solar al cable desnudo. En la mayoría de los casos, esto significa un MC4, el más popular en la industria solar. La herramienta de montaje del conector solar se utiliza para apretar todas las piezas de un conector MC4 a la placa de conexión hembra/macho. Esta herramienta también se utiliza para desbloquear el conector después de haberlo enchufado.

El inversor del panel solar es uno de los componentes más importantes de un sistema fotovoltaico. Este componente convierte la energía de CC generada por los paneles solares en energía de CA con el voltaje adecuado para sus electrodomésticos. La salida es una onda sinusoidal pura, con un voltaje de CA de 120 V (EE. UU.) o CA de 240 V (Europa).

El cableado de los paneles solares se puede realizar con cables preinstalados en los módulos, pero extender el cableado al inversor o al panel de servicio requiere seleccionar el cable correcto. Para instalaciones fotovoltaicas en tejados, puede utilizar el cable fotovoltaico, conocido en Europa como cable fotovoltaico TUV o estándar de cable solar EN 50618. Para instalaciones fotovoltaicas montadas en suelo que requieren instalaciones subterráneas, necesita un cable de entrada de servicio subterráneo (USE-2).

Hay dos tipos de inversores utilizados en los sistemas fotovoltaicos: microinversores e inversores de cadena. Ambos cuentan con conectores MC4 para mejorar la compatibilidad. En este apartado te explicaremos cada uno de ellos y sus detalles.

Los inversores string o inversores centralizados son la opción más habitual en las instalaciones fotovoltaicas, aptos para paneles solares cableados en serie o serie-paralelo. Los inversores centralizados convierten la energía de CC para toda la cadena, por lo que se recomiendan para sistemas fotovoltaicos que no estén sujetos a sombra parcial.

Los microinversores se pueden utilizar en instalaciones fotovoltaicas que estarán o no parcialmente sombreadas, o incluso en aquellas que se ampliarán modularmente en el futuro. Un microinversor convierte la energía de CC para un solo módulo en CA, con una salida de CA de 120 V, razón por la cual los paneles solares con microinversores se conectan exclusivamente en paralelo.

La planificación de la configuración del panel solar lo ayudará a garantizar la salida correcta de voltaje/corriente para su sistema fotovoltaico. En esta sección explicamos cuáles son estos elementos y su importancia.

El voltaje de CC máximo debe limitarse por razones de seguridad, las normas NEC y para que coincida con las especificaciones técnicas de un inversor de cadena. El límite para los sistemas fotovoltaicos residenciales es de 600 V según las normas NEC, pero esto puede variar según el inversor centralizado.

Hay un voltaje de entrada de CC mínimo requerido para poner en marcha un inversor de cadena, por lo que esta es una configuración de planificación importante para los sistemas fotovoltaicos. Este número varía drásticamente según el modelo y la marca seleccionados.

La corriente de entrada de CC máxima está limitada por las especificaciones técnicas del inversor. Este valor está diseñado según la curva de corriente-voltaje (IV-Curve) para una celda solar. Este es un factor importante a tener en cuenta al cablear paneles solares, ya que la salida de CC del sistema no debe exceder la corriente de entrada máxima para el inversor.

Los rastreadores MPPT optimizan la salida de energía para los sistemas fotovoltaicos considerando la IV-Curve. Los inversores centralizados con varios rastreadores MPPT pueden optimizar la salida de energía para las cadenas de paneles solares que presentan diferentes especificaciones entre sí, lo que le permite conectar un conjunto solar más complejo al inversor. Si su inversor tiene dos o más entradas MPPT, asegúrese de aprovecharlas adecuadamente, especialmente en escenarios con múltiples orientaciones o impacto de sombreado.

Hasta este punto, aprendió sobre los conceptos clave y los aspectos de planificación a considerar antes de cablear los paneles solares. Ahora, en esta sección, le brindamos una guía paso a paso sobre cómo cablear paneles solares.

La mayoría de los paneles solares vienen con conectores MC4 preinstalados, lo que le permitirá interconectar los paneles solares entre ellos. Para los puntos finales del sistema, puede usar un cable de extensión MC4 que generalmente viene en varios tamaños para interconectar el sistema fotovoltaico y el inversor.

Sin embargo, aún es importante aprender cómo instalar correctamente un conector fotovoltaico, ya que en algunos casos o secciones, el sistema puede requerir que usted mismo realice la conexión. Esto probablemente ocurrirá si no encuentra un cable de extensión MC4 con la longitud correcta.

Los pasos para agregar conectores solares a los cables fotovoltaicos son los siguientes:

Todos los pasos se ilustran en la siguiente imagen.

Cablear paneles solares en serie requiere conectar el terminal positivo de un módulo al negativo del siguiente, aumentando el voltaje. Para ello, sigue los siguientes pasos:

El cableado de paneles solares en paralelo se logra conectando el terminal negativo de dos o más módulos, mientras se hace lo mismo con los terminales positivos. El proceso es el siguiente:

Puede usar un combinador MC4 2 en 1 para dos módulos, o más grandes (combinador 4 en 1, etc.) para más módulos. La salida del combinador MC4 contendrá la conexión de salida en paralelo de los paneles solares.

Una conexión en serie-paralelo combina los beneficios del cableado de paneles solares en serie frente a paralelo. Para cablear paneles solares bajo esta configuración, siga los siguientes pasos:

La principal diferencia es queconectarás dos cadenas y no dos módulos, utilizando los conectores MC4 disponibles al principio y al final de la cadena.

Ahora, es importante aprender algunos consejos para cablear paneles solares como un profesional, a continuación proporcionamos una lista de consideraciones importantes.

El equipo de seguridad no es opcional, en instalaciones fotovoltaicas puedes estar expuesto a corriente continua a tensiones de hasta 600V, lo que es extremadamente peligroso. Durante las instalaciones fotovoltaicas, debe usar guantes aislantes, zapatos de seguridad eléctricos, una chaqueta de seguridad y más. Todo este equipo lo mantendrá seguro durante la instalación.

La gestión adecuada del cableado es una consideración importante para una instalación exitosa. Por lo general, hay dos métodos importantes que debe conocer al cablear paneles solares en serie:Salto de rana y cadena de margaritas.

La conexión en cadena es el método de cableado básico, que conecta un panel con el siguiente, mientras que Leapfrog salta un cable sobre un módulo para conectarse al siguiente, como se muestra a continuación. Con Daisy Chain obtienes un cableado regular, mientras que Leap Frog ahorra dinero en cableado y reduce las pérdidas de energía producidas por el calor, siendo la técnica de cableado más eficiente.

Otra buena práctica de gestión del cableado es fijar o canalizar los cables en una ruta natural mediante el uso de bridas y enrollar los cables cuando son demasiado largos. Esto reducirá el estrés mecánico, eliminará los cables colgantes y mantendrá los cables fotovoltaicos organizados y seguros. Esta es una gran práctica para evitar que cualquier persona que esté caminando sobre el techo o el suelo tropiece con un cable suelto, dañe la conexión o, lo que es peor, se electrocute.

Nunca se puede estar demasiado seguro al cablear paneles solares. Verificar dos veces todas las conexiones lo ayudará a estar más seguro e incluso eliminará las posibilidades de puntos calientes eléctricos, que podrían causar accidentes domésticos graves.

Medir el voltaje de cada cadena solar es extremadamente importante en las instalaciones regulares, pero más aún en las instalaciones en serie-paralelo. Además de ayudarlo a instalar correctamente el sistema fotovoltaico, es un excelente método para detectar cualquier panel solar que pueda tener un defecto de fábrica o si hay una conexión suelta.

Una buena práctica es sobredimensionar el sistema fotovoltaico ligeramente por encima de la potencia máxima de salida del inversor. Esto asegura que, en caso de que haya poca radiación solar, el sistema aún podrá generar una potencia de salida muy cercana a la clasificación máxima del inversor.

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