Een zonnepaneel levert pas bruikbare energie als spanning, stroom, regelaar en accu op elkaar aansluiten. Bij zonnepanelen serie parallel schakelen bepaalt de gekozen verbinding niet alleen de opbrengst, maar ook welke laadregelaar, kabeldikte, zekering en beveiliging nodig zijn. Vooral in campers, boten en off-grid installaties is een verkeerde keuze snel merkbaar: de regelaar valt in storing, kabels worden te warm of de accu krijgt te weinig laadvermogen.
Serie en parallel zijn geen twee willekeurige manieren om panelen aan elkaar te koppelen. Ze lossen elk een ander technisch vraagstuk op. De beste opstelling volgt uit uw panelen, de afstand tot de laadregelaar, eventuele schaduw en de grenswaarden van het complete systeem.
Wat gebeurt er bij panelen in serie?
Bij een serieschakeling verbindt u de plus van het ene paneel met de min van het volgende paneel. De spanningen tellen op, terwijl de stroom in principe gelijk blijft.
Twee panelen van 200 W met een werkspanning van 20 V en een werkstroom van 10 A leveren in serie ongeveer 40 V en 10 A. Het totale vermogen blijft ongeveer 400 W, afgezien van normale kabel- en omzetverliezen.
Een hogere PV-spanning heeft een praktisch voordeel: bij hetzelfde vermogen loopt minder stroom door de kabel. Daardoor blijft het spanningsverlies over langere kabeltrajecten beperkt en kunt u vaak met een minder zware kabel werken. Dat is relevant wanneer de panelen op het dak liggen en de MPPT-laadregelaar in een technische ruimte, bankkast of accuruimte is gemonteerd.
Serie is daarom vaak een logische keuze bij een langere afstand tussen paneel en regelaar. Ook een MPPT-regelaar werkt doorgaans efficiënt met een PV-spanning die duidelijk boven de accuspanning ligt. De regelaar zet die hogere ingangsspanning om naar de juiste laadspanning voor een 12 V-, 24 V- of 48 V-accubank.
De keerzijde is schaduw. In een string loopt door ieder paneel dezelfde stroom. Wordt één paneel sterk beschaduwd door een dakluik, mast, airco-unit of boomtak, dan kan dat paneel de stroom van de hele string beperken. Bypassdiodes in moderne panelen beperken de schade, maar voorkomen opbrengstverlies niet volledig.
Let op de maximale PV-spanning
De openklemspanning, aangeduid als Voc, is bepalend voor de maximale ingangsspanning van de laadregelaar. Deze spanning ligt hoger dan de werkspanning Vmp en neemt verder toe bij lage celtemperaturen. Een paneel dat op een koude, heldere ochtend in Nederland staat, kan dus een hogere Voc leveren dan de waarde die u tijdens warm weer meet.
Tel bij seriegeschakelde panelen altijd de Voc-waarden op en houd rekening met de temperatuurcorrectie uit het datablad. De uitkomst moet onder de maximale PV-spanning van de MPPT-regelaar blijven. Een regelaar met een PV-limiet van 100 V mag u niet gebruiken voor een string die onder koude omstandigheden boven die grens kan komen. Dat veroorzaakt schade of een beveiligingsuitschakeling.
Wat gebeurt er bij zonnepanelen parallel schakelen?
Bij parallelschakeling verbindt u alle pluskabels met elkaar en alle minkabels met elkaar. De spanning blijft gelijk, terwijl de beschikbare stroom optelt.
Met dezelfde twee panelen van 200 W ontstaat dan ongeveer 20 V en 20 A. Ook hier blijft het nominale vermogen ongeveer 400 W. De hogere stroom vraagt wel om aandacht voor kabeldoorsnede, connectoren, verdeelpunten en zekeringen.
Parallel schakelen past goed wanneer panelen verschillende oriëntaties hebben of geregeld ongelijk worden beschaduwd. Denk aan een camper met één paneel aan elke zijde van een hef- of dakluik, of een boot waarbij de panelen op verschillende delen van het dek liggen. Een minder presterend paneel beïnvloedt de andere parallelle tak dan minder sterk dan in een seriestring.
Daar staat tegenover dat spanningsverlies sneller oploopt. Een lage spanning gecombineerd met veel stroom is gevoelig voor te dunne of te lange kabels. Bij 12 V-systemen is dat extra merkbaar. Plaats de laadregelaar daarom zo dicht mogelijk bij de accu, maar beoordeel ook het traject tussen panelen en regelaar zorgvuldig. De optimale plaats is afhankelijk van beide kabeltrajecten en de gebruikte systeemspanning.
Zekeringen bij parallelle strings
Zodra meerdere strings parallel op één PV-ingang samenkomen, kan er bij een fout stroom vanuit de andere strings teruglopen naar een defecte string. Stringzekeringen zijn dan vaak nodig om kabels en panelen te beschermen. Of ze verplicht zijn, hangt af van het aantal parallelle strings, de maximale seriezekeringswaarde van het paneel en de systeemopbouw.
Gebruik geen willekeurige autozekering in een PV-circuit. Een zonnepaneelcircuit werkt op gelijkspanning en kan onder belasting een aanhoudende vlamboog geven. Kies daarom zekeringen, houders, werkschakelaars en DC-beveiliging die geschikt zijn voor de aanwezige DC-spanning en stroom. Plaats beveiligingen op een bereikbare, droge locatie en werk met connectoren van hetzelfde type en dezelfde kwaliteitsklasse.
Serie, parallel of een combinatie?
In grotere installaties is serie-parallel vaak de meest praktische oplossing. U maakt dan eerst identieke panelenstrings in serie en schakelt die strings vervolgens parallel. Bijvoorbeeld: vier gelijke panelen, verdeeld over twee strings van twee panelen in serie. Daarmee verhoogt u de spanning per string, terwijl u het totale vermogen verder opschaalt.
Deze opzet werkt alleen goed wanneer de strings gelijk zijn opgebouwd. Gebruik bij voorkeur panelen van hetzelfde merk en type, met dezelfde Vmpp, Impp en Voc. Ook gelijke kabellengtes per string helpen om de stroomverdeling voorspelbaar te houden.
Het combineren van oude en nieuwe panelen, verschillende vermogens of afwijkende celtypen aan één MPPT-ingang is zelden ideaal. De regelaar zoekt één maximaal vermogenspunt. Wanneer panelen verschillende elektrische eigenschappen of lichtomstandigheden hebben, ligt dat gezamenlijke punt niet altijd gunstig voor ieder paneel. Bij sterk verschillende dakvlakken of structureel uiteenlopende schaduwpatronen zijn twee afzonderlijke MPPT-ingangen of twee laadregelaars vaak een betere technische keuze.
Kies de laadregelaar vanuit de paneelopstelling
De laadregelaar is geen sluitpost. Kies eerst een veilige paneelconfiguratie en controleer vervolgens of de regelaar daarbij past. Controleer minimaal de maximale PV-openklemspanning, de maximale PV-kortsluitstroom en het maximaal toegestane laadvermogen voor uw accuspanning.
Een MPPT-laadregelaar is bij seriegeschakelde panelen doorgaans de juiste keuze. Hij accepteert een hogere PV-spanning en zet die efficiënt om naar de laadspanning van de accu. Bij een PWM-regelaar ligt de paneelspanning veel dichter bij de accuspanning. Serie schakelen levert daar meestal weinig voordeel op en kan zelfs buiten de toegestane ingangsspecificaties vallen.
Let ook op de uitgangsstroom. Een 400 W zonneveld kan bij een 12 V-accusysteem tijdens het laden ruim 30 A aan laadstroom vragen. Bij 24 V is dat grofweg de helft. De accuchemie, accucapaciteit en BMS-limieten moeten deze laadstroom kunnen verwerken. Bij lithiumaccu's controleert u daarnaast altijd de toegestane laadspanning en maximale laadstroom van accu en BMS.
Praktisch voorbeeld voor een camper
Stel: u heeft twee identieke panelen van 200 W op een camperdak, een 12 V lithiumaccu en de laadregelaar zit drie meter kabelroute van de panelen. Zijn beide panelen meestal vrij van schaduw en is de MPPT-regelaar geschikt voor de totale Voc? Dan is serie meestal efficiënt. De PV-kabel voert slechts circa 10 A en het spanningsverlies blijft beperkt.
Liggen de panelen aan weerszijden van een groot dakluik en valt één zijde regelmatig in de schaduw? Dan kan parallel verstandiger zijn. De kabel voert dan circa 20 A, waardoor een grotere kabeldoorsnede nodig kan zijn. Het extra koper kost geld en ruimte, maar de opbrengst bij gedeeltelijke schaduw kan dat rechtvaardigen.
Bij een boot geldt hetzelfde uitgangspunt, met een extra aandachtspunt: gebruik corrosiebestendige connectoren, goede trekontlasting en vertind koper waar de installatie daar om vraagt. Zout, vocht en beweging maken een elektrisch nette afwerking nog relevanter.
Controleer dit vóór u aansluit
Controleer vóór montage en aansluiting deze vijf punten:
- De opgetelde Voc bij de laagste verwachte temperatuur blijft onder de PV-spanningslimiet van de regelaar.
- De totale kortsluitstroom en het PV-vermogen blijven binnen de specificaties van de regelaar.
- Kabeldoorsnede, MC4-connectoren, verdeelstukken en zekeringen zijn berekend op de werkelijke DC-stroom.
- Panelen binnen één string zijn elektrisch gelijk en krijgen bij voorkeur vergelijkbare instraling.
- De accu, BMS, hoofdzekering en laadregelaar zijn afgestemd op de maximale laadstroom.
Wie zonnepanelen serie of parallel schakelt, hoeft niet te kiezen voor de hoogste spanning of de eenvoudigste bekabeling. Kies de opstelling die past bij uw schaduw, kabellengte, laadregelaar en accu. Een goed berekend systeem levert niet alleen meer energie op, maar blijft ook overzichtelijk wanneer u het later uitbreidt.