Placas solares en serie o en paralelo: la diferencia que importa

Qué significa conectar en serie o en paralelo, y por qué ya la viste en el esquema general

Si ya has leído el esquema de una instalación de placas solares, sabrás que serie o paralelo es una de las tres decisiones de conexionado que cambian el esquema entero, junto con el tipo de inversor y si hay batería o no. Allí la tratamos en un par de párrafos, como una pieza más de todo el recorrido. Aquí nos quedamos solo con esta decisión y la desarrollamos a fondo, porque tiene una consecuencia práctica que casi ninguna guía aterriza bien: qué le pasa de verdad a tu producción cuando una sola placa rinde menos que las demás.

La diferencia eléctrica de fondo es sencilla. En serie, cada placa fotovoltaica se conecta a la siguiente formando una cadena, o «string»: las tensiones de todas las placas se suman una tras otra, mientras que la corriente que circula es la misma en todo el grupo. Es la conexión habitual en instalaciones residenciales, porque permite alcanzar la tensión de trabajo que necesita el inversor sumando placas en vez de tirar más cable. En paralelo ocurre lo contrario: la tensión se mantiene al nivel de una sola placa y lo que se suma es la corriente. Se usa para combinar varias cadenas entre sí, o en instalaciones que trabajan a una tensión baja.

Serie frente a paralelo, en una tabla

Antes de entrar en la consecuencia que de verdad importa, conviene ver las dos conexiones una al lado de la otra: qué se suma, qué pasa si una placa queda en sombra y cuándo se elige cada una.

La consecuencia que decide todo: la placa que menos produce marca el ritmo de la cadena

Aquí está el corazón de esta decisión, y lo que casi ninguna explicación aterriza. En una cadena en serie, la corriente tiene que atravesar todas las placas por igual, una detrás de otra, así que el conjunto solo puede producir lo que le permite la placa que menos rinde en ese momento. Es el mismo efecto que una tubería de agua con un estrechamiento: por muy ancha que sea el resto de la tubería, el caudal que sale por el final lo marca el punto más estrecho, no la media de todo el recorrido. Si una placa de la cadena queda tapada por una sombra, tiene una hoja encima o simplemente está más sucia que las demás, ese punto se convierte en el estrechamiento de toda la cadena.

En paralelo el problema no desaparece dentro de cada placa, pero sí deja de extenderse: si una cadena en paralelo tiene una placa penalizada, esa pérdida se queda en esa rama concreta, sin arrastrar a las demás cadenas conectadas en paralelo, que siguen produciendo a su ritmo normal. Por eso el reparto entre serie y paralelo no es solo una cuestión de tensión y corriente: es también una cuestión de hasta dónde se propaga el efecto de una sola placa con un problema.

Los diodos de bypass: mitigan el problema, no lo eliminan

Para suavizar este efecto, cada placa lleva de fábrica unos diodos de bypass integrados en su caja de conexiones. Su función es sencilla de entender aunque la electrónica de detrás no lo sea: cuando una parte de la placa produce mucho menos que el resto —por una sombra parcial, por ejemplo—, el diodo de bypass abre un camino alternativo que puentea esa zona, en lugar de obligar a toda la corriente de la cadena a pasar forzosamente por la parte sombreada.

Eso mitiga el problema, pero no lo elimina. Los diodos de bypass reducen el daño dentro de la propia placa y limitan la caída de producción, pero cuando la sombra afecta a una parte relevante de la placa, o a varias placas de la misma cadena, la cadena entera sigue rindiendo por debajo de lo que rendiría sin ese punto débil. Son un alivio parcial, no una solución que haga irrelevante el efecto de la conexión en serie frente a la sombra.

Por qué las sombras llevan a microinversores y optimizadores

Cuando un tejado tiene sombras que no se pueden evitar —una chimenea, una antena, un árbol vecino— o varias aguas con orientaciones distintas, apoyarse solo en cadenas en serie y en los diodos de bypass deja mucho rendimiento sobre la mesa. La alternativa es llevar la electrónica a cada placa: los microinversores convierten la corriente de cada placa por separado, y los optimizadores ajustan la producción de cada placa antes de mandarla a un inversor central. En los dos casos, una placa con problemas deja de arrastrar al resto, porque cada una trabaja de forma prácticamente independiente.

Esto no sustituye a la decisión de serie o paralelo, sino que cambia el punto donde se agrupan las placas: en vez de una cadena entera dependiendo de su placa más débil, cada placa responde por sí misma. Si tu tejado tiene sombras difíciles de evitar, te interesa la comparación completa en microinversores o inversor string, donde vemos cuándo compensa cada esquema.

El inversor manda: por qué el reparto de placas en cadenas no es libre

El inversor no acepta cualquier combinación de placas. Tiene un rango de tensión y de corriente de entrada dentro del cual funciona correctamente, así que ese rango es el que fija, en la práctica, cuántas placas puedes poner en una misma cadena en serie antes de pasar a otra, y cuántas cadenas puedes combinar en paralelo. Por eso el reparto de placas en cadenas no es una decisión libre del diseñador: la condiciona el propio equipo que vas a instalar.

A esto se suma el número de entradas MPPT del inversor: cada entrada puede seguir una cadena o un grupo de cadenas de forma independiente del resto, así que un inversor con varias entradas puede tratar por separado, por ejemplo, dos aguas de tejado con orientaciones distintas. Con una sola entrada, todo lo conectado a ella se comporta como un bloque único, sombra incluida. El inversor, en definitiva, no es una pieza que se elige después de decidir las cadenas: las dos decisiones van de la mano.

La regla práctica: qué placas agrupar en la misma cadena

Con todo lo anterior, la regla de agrupación se resume en una idea: dentro de una misma cadena, las placas deberían compartir las condiciones que afectan a su producción, para que ninguna se convierta en el punto débil que penaliza a las demás.

Mezclar en una misma cadena placas de aguas distintas —por ejemplo, una parte del tejado orientada al este y otra al oeste— es uno de los errores de diseño más caros que se pueden cometer, porque une bajo la misma corriente producciones que nunca van a coincidir en el tiempo: mientras una mitad de la cadena está en su mejor momento, la otra puede estar lejos del suyo, y el conjunto rinde al ritmo de la peor. Lo repasamos junto a otros fallos habituales en errores al dimensionar una instalación solar.

• Misma orientación: la misma agua de tejado o el mismo punto cardinal
• Misma inclinación
• Las mismas condiciones de sombra a lo largo del día
• Preferiblemente, el mismo modelo y la misma antigüedad de placa

Diseño de cadenas y seguridad: cálculo de proyecto, no bricolaje

Decidir cuántas placas van en cada cadena no es una cuenta que se pueda hacer a ojo. El cálculo tiene que tener en cuenta la tensión que alcanza cada cadena en las condiciones más exigentes previstas —por ejemplo, con temperaturas bajas, que hacen subir la tensión de las placas—, para que ese valor se mantenga siempre dentro del rango que admite el inversor sin superarlo. A eso se suman las protecciones eléctricas de cada tramo y la puesta a tierra de toda la instalación, elementos que forman parte del mismo cálculo, no un añadido aparte.

Todo esto es cálculo de proyecto, amparado en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), y su ejecución corresponde a una empresa instaladora habilitada, no a una decisión de bricolaje. Si te estás planteando una instalación de placas solares y quieres que alguien te resuelva cómo se reparten las placas en tu tejado concreto, con el inversor y las protecciones ya pensadas para tu caso, solicita tu estudio gratis y te lo explicamos sin tecnicismos.