Parallel of in serie schakelen van zonnepanelen

In dit artikel bespreken we hoe je zonnepanelen in serie of parallel kan schakelen, of een combinatie daarvan. Tevens behandelen waarom je dit zou doen en wat eventuele punten van aandacht zijn.
In het kort
Zonnepanelen kan je in serie schakelen, aan elkaar doorlussen. Een aantal in serie geschakelde zonnepanelen wordt een "string" genoemd. De spanning die zo'n string van zonnepanelen levert is het veelvoud van de spanning van één zonnepaneel. Heeft een enkel zonnepaneel een spanning van bijvoorbeeld 45 Volt, dan leveren tien van deze panelen in serie een spanning van 450 Volt. De stroomsterkte die deze string levert verandert niet en is identiek aan de stroomsterkte die één paneel levert.
Schakel je zonnepanelen parallel, dan blijft de geleverde spanning gelijk naar neemt de geleverde stroomsterkte toe. Als één paneel 12 Ampère levert en 45 Volt, dan leveren twee van deze parallel geschakelde panelen 24 Ampère en 45 Volt.
Het in serie schakelen van panelen wordt toegepast om 1. de kabelverliezen (tussen zonnepaneel en omvormer) te beperken en 2. om het maximale vermogen van de aangesloten omvormer* beter te benutten.
Het parallel schakelen van panelen wordt alleen maar toegepast om het maximale vermogen van de omvormer of lader maximaal te benutten die zonder die parallelschakeling niet realiseerbaar zou zijn.
* Met "de omvormer" bedoelen we ieder apparaat waarop je zonnepanelen kan aansluiten zoals een zonnepaneelomvormer, een hybride omvormer, balkoncentrale, pv-powerstation, zonnelader of laadregelaar.
Introductie
In dit artikel beschrijven we hoe je zonnepanelen "in serie kan verbinden" en hoe je zonnepanelen "parallel kan verbinden". We beschrijven hoe je dat doet en wat de gevolgen daarvan zijn. Daarna beschrijven we waarom je zonnepanelen in serie en/of parallel zou willen schakelen.
In serie schakelen van zonnepanelen

Zonnepanelen kan je héél eenvoudig in serie schakelen. Een zonnepaneel heeft namelijk twee aansluitingen (twee draden) een plus- en een min-draad. Beiden zijn voorzien van een wereldwijd gestandaardiseerde connector, de MC4 connector (stekker).
In de illustratie hieronder zie je hoe je twee zonnepanelen in serie kan verbinden. Je ziet de achterzijde van twee zonnepanelen. De MC4 connector van de plusdraad van het linkerpaneel steek je in de MC4 connector van de min-draad van het rechter paneel, het kan niet fout gaan (in de illustratie zijn ze nét nog niet met elkaar verbonden om duidelijk zichtbaar te krijgen dat de twee MC4 connectors heel makkelijk in elkaar passen).

De twee zonnepanelen vormen nu een denkbeeldig groter zonnepaneel waarbij de loshangende draad aan de linkerzijde de "min", en de loshangende draad aan de rechterzijde de "plus" van het gecombineerde paneel is. Die plus- en min-draden sluit je dan aan op de zonnepaneelomvormer, balkoncentrale, hybride omvormer, laadregelaar of welk apparaat dan ook waar je de zonnepanelen op wil aansluiten.

Het apparaat waar je de zonnepanelen op wil aansluiten, zoals een zonnepaneelomvormer, is doorgaans ook voorzien van MC4 connectors, en je hoeft dan nog geen eens op de plus of min te letten, want je kán die MC4 connectors maar op één manier op het apparaat aansluiten en wel zodanig dat de plus altijd aan de plus zit en de min altijd aan de min. Fouten kan je niet maken, want als je het verkeerd zou doen dan "passen" de connectors niet op elkaar. Hoe mooi is dat? Ja, heel mooi dus.
Hé, maar wacht eens even, je schrijf het kan niet fout gaan? Maar je kan toch ook de min van het linker zonnepaneel verbinden met de plus van het rechterpaneel? Dus net andersom? Klopt, dat kan ook, dan staan die panelen ook in serie, alleen heb je dan de twee andere draden gebruikt. Maar de "plus" MC4 connector blijft nog steeds de "plus" en de min blijft de min, ze zitten alleen fysiek even omgedraaid. Maar technisch kán dit niet fout gaan. Zelfs met je ogen dicht kan je de panelen "in serie schakelen" en gaat dit nooit fout omdat de plus MC4 connector alleen maar "past" op de min MC4 connector. En het maakt dus totaal niet uit hoe je de twee panelen aan elkaar verbindt, de plus van de één komt altijd aan de min van de ander.
Goed, we hebben nu twee zonnepanelen "in serie geschakeld" of zoals technici dit zeggen we hebben een "string" van twee panelen. Had één paneel een maximum spanning van 40,5 Volt en een maximale stroom van 13,9 Ampère, deze combinatie van panelen leveren op hun gezamenlijke plus- en min-draden geen 40,5 Volt maar het dubbele, 81 Volt, maar de maximale stroom blijft 13,9 Ampère.
Wanneer je zonnepanelen in serie schakelt neemt de spanning toe met het veelvoud van het aantal panelen, maar de stroom die de panelen kunnen leveren blijft gelijk.
Laten we eens niet twee maar drie zonnepanelen in serie schakelen. Dan wordt de maximale spanning 3 x 40,5 = 121,5 Volt. Zoals je al verwacht, de maximale stroom blijft in dit voorbeeld 13,9 Ampère.
We hebben de smaak te pakken en sluiten nog een vierde zonnepaneel in serie aan. De spanning wordt dan: 4 x 40,5 Volt = 162 Volt (en met een maximale stroom van 13,9 Ampère). Je ziet, hoe meer panelen in serie, hoe hoger de spanning wordt.
Parallel schakelen van zonnepanelen
Soms wil je niet de spanning die de zonnepanelen afgeven niet verhogen maar juist de stroomsterkte. In dat geval schakel je de panelen parallel.
Als je de plus-kabels van twee zonnepanelen met elkaar verbindt, en dat ook doet met de min-kabels, dan zijn die zonnepanelen "parallel geschakeld".
Maar dat kan niet zomaar. Want je kan de plus MC4 connector niet in een andere plus MC4 connector steken, dat past niet. De oplossing is een zogenaamde Y-connector, Y-splitter, Y-combiner of simpelweg een Y-kabel.
Op de Y-connector kan je de twee plus MC4 connectors aansluiten en de andere kant van de Y-splitter heeft weer een "plus MC4 aansluiting". Voor het onderling verbinden van de twee min-draden van de zonnepanelen heb je een andere Y-splitter nodig, die is "net andersom" (doelend op de connectoren).

Wanneer je zonnepanelen parallel schakelt zal de spanning gelijk blijven, maar de stroom evenredig toenemen met het aantal panelen. In dit voorbeeld met de twee panelen blijft de spanning 40,5 Volt maar de maximale stroomsterkte wordt nu 2 x 13,9 Ampère = 27,8 Ampère.
Bij het parallel schakelen van zonnepanelen zal de spanning gelijk blijven maar neemt de stroom evenredig toe met aantal parallel geschakelde panelen.

Schakel je drie panelen parallel dan zal in dit voorbeeld, de spanning gelijk blijven: 40,5 Volt, maar de maximaal te leveren stroom zal verdrievoudigen tot 3 x 13,9 Ampère = 41,7 Ampère.
Serie én parallel schakelen van zonnepanelen
Je kan ook een combinatie maken van in serie en parallel geschakelde zonnepanelen. Stel we hebben zes panelen, we maken twee strings van drie panelen (drie panelen die in serie staan). Die twee strings verbinden we onderling, dus komen drie panelen parallel te staan aan drie andere panelen.
De spanning die deze zonnepanelen gezamenlijk leveren is 3 x 40,5 Volt = 121,5 Volt en de stroom is maximaal 2 x 13,9 Ampère = 27,8 Ampère.
Waarom worden zonnepanelen in serie geschakeld?
Zonnepanelen op daken van huizen worden zeer vaak in serie geschakeld. Dat doet men omdat dan de stroom niet toeneemt met ieder paneel dat wordt aangesloten, alleen de spanning neemt toe. En dat heeft een groot voordeel, dat leggen we even uit.
De zonnepanelen op een dak zijn onderling met elkaar verbonden en met relatief lange draden worden ze aangesloten op een omvormer die zich meestal in de woning bevindt.
De draden die de zonnepanelen met de omvormer verbinden hebben een bepaalde weerstand. Hoe langer de draden worden, hoe groter de weerstand. Zodra de zonnepanelen door de zon worden beschenen gaan deze spanning leveren en zal een stroom door de draden vloeien.
Omdat die draad een bepaalde weerstand heeft zullen elektrische verliezen optreden. Stel dat de draden die gebruikt zijn bij de zonnepaneelinstallatie een totale weerstand hebben van 0,5 Ohm en de panelen leveren een stroom van 13,9 Ampère dan zullen die draden een beetje warm worden. Dat is haast niet waarneembaar omdat de kabels in de openlucht goed gekoeld worden. Maar warmte ontstaat er 100% zeker.
We kunnen nu gemakkelijk uitrekenen hoeveel vermogen verloren gaat aan die warmteproductie. Daarbij gebruiken we de formule: vermogen = stroomsterkte2 x weerstand. In ons voorbeeld is de stroomsterkte 13,9 Ampère en de weerstand 0,5 Ohm. Het vermogen dat nu verloren gaat is: 13,9 x 13,9 x 0,5 = 96,6 Watt. Afgerond 100 Watt.
Leveren de zonnepanelen bijvoorbeeld 1000 Watt vermogen, dan verlies je in de kabels 100 Watt, dus komt er maar 900 Watt vermogen beschikbaar. Dat is dus een rendementsverlies van 100 / 1000 x 100% = 10%.
Als het aantal panelen dat je in serie schakelt met een factor twee zou verhogen, dan zal de stroom gelijk blijven. Maar twee keer zoveel panelen, dan ook twee keer zoveel vermogen. Dus de panelen leveren nu (in dit voorbeeld) 2000 Watt, het verlies in de kabels blijft gelijk omdat ook de stroom gelijk blijft, dus die is 100 Watt. Het rendementsverlies is nu 100 / 2000 x 100% = 5%
Dus hoe meer panelen je in serie schakelt, hoe kleiner de relatieve kabelverliezen zijn. Dát is dus de reden dat het in serie schakelen van panelen (een string van zonnepanelen maken) zo veel wordt toegepast.
Het gebeurd niet veel, maar zonnepanelen worden soms parallel geschakeld. Dat doe je alleen maar als het apparaat waar je de panelen op aansluit een veel grotere stroom accepteert dan één zonnepaneel of string van zonnepanelen kan leveren.
Als voorbeeld, stel dat we een zonnepaneelomvormer hebben die 35 Ampère stroom aankan van de zonnepanelen, maar de zonnepanelen uit één string leveren maar 13,9 Ampère, dan wordt het maximaal te leveren vermogen van die zonnepaneelomvormer niet benut. In dat geval worden zonnepanelen of zonnepaneelstrings parallel geplaatst. In dit geval zal bij het parallel schakelen van twee strings panelen de stroom toenemen naar 2 x 13,9 Ampère = 27,8 Ampère. Hierdoor zal het maximaal beschikbare vermogen van de zonnepaneelomvormer beter benut worden. Dat zou niet mogelijk zijn door als maar meer zonnepanelen in serie te plaatsen, want dan neemt wel de spanning toe, maar niet de stroom.
publicatie: 20250103
aanpassing/controle: 20250115
Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie