Información de controladores de carga
Un módulo solar convierte la luz solar en corriente continua. Por lo tanto, la corriente del módulo solar podría alimentarse directamente a la batería, que también almacena la electricidad como corriente continua que, a su vez, podría usarse para alimentar a los consumidores de CC.
Sin embargo, el voltaje de los módulos solares es mayor que el voltaje de una batería completamente cargada y, por lo tanto, puede dañar la batería cuando se carga directamente. Además, una descarga profunda de la batería puede perjudicar considerablemente su durabilidad cuando las cargas se utilizan excesivamente. El controlador de carga protege la batería contra descargas profundas, sobrecargas y cortocircuitos. Prolonga considerablemente la durabilidad de las baterías y, en principio, debería aplicarse en sistemas solares autosostenibles.
Tipos de controladores de carga
Controladores en serie
Cuando se alcanza el final de la tensión de carga, un controlador en serie interrumpe la alimentación del módulo mediante un relé o un conductor de alimentación y lo vuelve a conectar tras una caída de tensión definida. Deshabilita el flujo adicional de corriente hacia las baterías cuando están llenas.
Controladores de derivación
Un controlador de derivación reduce continuamente la potencia del módulo cuando se alcanza el final del voltaje de carga. Pero como el módulo sigue produciendo energía, la parte innecesaria de la energía del módulo se utiliza sin problemas como corriente de cortocircuito. Este método es ideal para la batería ya que la carga es segura y rápida.
Controladores MPPT
Los controladores solares MPPT hacen que los paneles solares funcionen a su voltaje de salida de potencia óptimo. La corriente está regulada por el voltaje de la batería, por lo que hacen que el sistema acepte altos voltajes de entrada del panel solar. La energía generada se puede utilizar de manera más eficiente.
¿Qué significa PWM?
La modulación amplia de pulso es un algoritmo de carga especial que se utiliza en la mayoría de los controladores de carga y también en otros dispositivos eléctricos. Es el medio más eficaz para lograr una carga de batería de voltaje constante cambiando los dispositivos de alimentación del controlador del sistema solar. Cuando el voltaje de la batería alcanza el punto de ajuste de regulación, el algoritmo PMW reduce la corriente de carga para evitar el calentamiento y la formación de gases de la batería. El resultado es una mayor eficiencia de carga, una recarga rápida y una batería saludable a plena capacidad.
La elección del controlador de carga solar adecuado depende de tres factores:
- Corriente del módulo (A)
- Corriente de carga (A) y
- Voltaje (V).
Estos factores están predeterminados por los componentes a aplicar.
Corriente del módulo y corriente de carga.
El controlador de carga debe poder absorber la corriente máxima que fluye en el sistema. Por lo tanto, primero debe comprobar qué corriente fluye con el módulo (corriente del módulo) y qué corriente fluye con el consumidor (corriente de carga). El controlador de carga elegido debe en cualquier caso cubrir las corrientes esperadas, mientras que las corrientes posibles del controlador de carga no debe excederse.
Voltaje
A menudo se utilizan sistemas de 12 VCC, tanto en el lado del consumidor (corriente de carga) como en el lado de la batería. Sin embargo, también es posible utilizar sistemas de batería con 24 VCC y 48 VCC. Los datos de módulo, corriente de carga y voltaje los especifica el fabricante.
Básicamente, los controladores de carga solares se distinguen entre controladores en derivación, controladores de carga en serie y controladores de carga con función MPPT.
La tensión de carga con controladores de carga en serie y en derivación está determinada por la batería. Elija un controlador en derivación o en serie cuando la corriente de la batería sea mayor que la corriente del módulo. Los controladores de carga con función MPPT (Seguimiento del punto de máxima potencia) se ajustan en cualquier momento al voltaje máximo del módulo, reduciendo los voltajes más altos al voltaje requerido en la batería. De esta manera se aseguran de que el rendimiento actual sea mayor. Elija un control de carga con MPPT cuando la corriente de la batería sea inferior a la corriente del módulo.
Además, usar un voltaje CC mucho más alto en el lado de entrada permite utilizar cables más delgados, lo que reduce el costo del cable y facilita la instalación. Especialmente cuando se utiliza en regiones más frías o cuando la distancia entre el módulo solar y la batería es larga (cables largos), el controlador MPPT garantiza mayores rendimientos de corriente. Los pequeños electrodomésticos suelen recibir alimentación de 5 VCC mediante un conector USB. Los sistemas Pico, así como algunos controladores de carga o inversores, proporcionan salidas USB, no para transmisión de datos sino para suministro de energía de 5 VCC. Estas salidas USB pueden cargar teléfonos móviles y baterías o alimentar cargas pequeñas como lámparas, radios o reproductores MP3.
¿Cómo funcionan los controladores de carga PWM y MPPT?
Controladores de carga solar PWM
Un controlador PWM conecta un módulo solar a una batería, luego la corriente fluye a través del controlador hasta la batería. El voltaje del módulo casi llega al voltaje de la batería. Básicamente no sucede nada más que en el ejemplo anterior cuando conectamos un módulo solar directamente a una batería de 12 V. Pero cuando la batería se llena (se alcanza el voltaje de absorción), el regulador solar comienza a funcionar. Separa el módulo y la batería entre sí y cuando el voltaje de la batería ha bajado unos milivoltios, el módulo solar se enciende nuevamente. Este proceso tiene lugar varias veces por segundo. Este modo de control se llama modulación de ancho de pulso (PWM). Los módulos solares suministran una determinada corriente en función de la luz solar. Esta corriente es independiente del voltaje del módulo. Por lo tanto, la misma corriente fluye a 18 V o 13 V. Sin embargo, el módulo entrega una potencia (medida en vatios). La potencia es el producto del voltaje y la corriente. Cualquiera que haya prestado atención a la física de aquella época sabe que es posible calcular la potencia eléctrica simplemente multiplicando el voltaje y la corriente. Como resultado, la potencia a 18 V es mayor que a 13 V si se utiliza la misma corriente como base.
MPPT controladores de carga solar
MPPT = Seguimiento de múltiples puntos de potencia: en inglés, aproximadamente la misma cantidad de seguimiento de puntos múltiples. Un controlador MPPT escanea la curva de potencia del módulo solar y encuentra el punto de mayor potencia. Por lo general, un módulo entrega la potencia máxima con un voltaje de 16-18 V. Luego, la potencia del módulo se convierte al voltaje de la batería, como un convertidor de voltaje que convierte 12 V en 230 V o 24 V en 12 V. Este método es tan eficaz que, a pesar de las pérdidas en el regulador, se transfiere mucha más energía a la batería mediante la conversión de voltaje que con un regulador PWM. He aquí un breve ejemplo: 100 Wp aportan (¡ejemplar!) al sol 18 V y 5 A (corresponde a 90 W). Con un regulador PWM se puede cargar una batería de 13,5 V con una corriente de carga de 5 A. Lo que corresponde a una potencia de 67,5 W (exactamente a 13,5 V). Con un regulador MPPT los 5 A y 18 V se convierten en voltaje de batería y a 13,5 V fluyen 6,66 A (90 W).