¿Qué es el controlador de carga solar? Tipos, tamaño y selección de controladores de carga PWM y MPPT
Los controladores de carga solar son una parte vital de cualquier instalación solar. Protegen los componentes de almacenamiento de su batería y garantizan que funcione sin problemas y de manera confiable durante la vida útil de su dispositivo. En el siguiente artículo discutiremos una Introducción a los convertidores de potencia CC-CC, controladores de carga y MPPT en un sistema solar fotovoltaico.
¿Qué son los controladores de carga solar?
El controlador de carga de su instalación solar está presente entre la fuente de energía (paneles solares) y el almacén (baterías). Los controladores de carga evitan que las baterías se sobrecarguen al limitar el volumen y la intensidad de carga de las mismas. A menudo evitan que la batería se agote apagando el dispositivo si la energía de almacenamiento cae por debajo del 50 por ciento de su capacidad. Las baterías se están cargando al nivel de voltaje correcto. Ayuda a proteger la vida y la salud de las baterías.
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Convertidores CC-CC:
Los convertidores CC-CC se utilizan ampliamente para convertir voltaje CC no regulado o no controlado en un nivel de voltaje CC regulado o controlado, como se muestra en la figura 1.
Además del voltaje no controlado al voltaje controlado, estos convertidores convierten el voltaje de un nivel a otro nivel (alto o bajo). Por ejemplo, tenemos un sistema fotovoltaico que produce un voltaje de salida de 24 V CC pero la salida de CA del inversor debe ser de 230 V, por lo que necesitamos un voltaje CC de entrada más alto en la entrada del inversor.
Entonces, para lograrlo, conectamos un convertidor CC-CC entre el conjunto fotovoltaico y el inversor. Estos convertidores CC-CC desempeñan un papel muy importante en nuestro sistema solar fotovoltaico. Se utilizan como controladores de carga, rastreadores de puntos de máxima potencia y actúan como interfaz junto con la fuente fotovoltaica para diferentes tipos de cargas. Su aplicación también incluye regulación del bus de potencia, aumento de corriente y aislamiento de ruido.
En el convertidor de CC a CC, tanto el lado de entrada como el de salida tienen un flujo de CC. Es posible determinar la potencia CC de entrada si conocemos el voltaje y la corriente de entrada; de manera similar, podemos determinar la potencia de salida si conocemos el voltaje y la corriente de salida. Una vez que conocemos la potencia de entrada y salida, la eficiencia del convertidor de potencia se puede determinar fácilmente.
Tomemos un ejemplo de un convertidor DC-DC donde se conecta una batería de 50 V, suministrando una corriente de entrada de 8 A. A la salida del convertidor la medición de voltaje muestra un voltaje de 100 V y la medición de corriente muestra una corriente de 3.6 A. Determine la potencia de entrada y salida, la pérdida de potencia en el convertidor y la eficiencia del convertidor.
- Tensión de entrada = 50 V
- Corriente de entrada = 8 A
- Tensión de salida = 100 V
- Corriente de salida = 3,6 A
Por lo tanto, potencia de entrada = voltaje de entrada × corriente de entrada
Potencia de entrada = 50 × 8 = 400 vatios
De manera similar, la potencia de salida se puede determinar de la siguiente manera;
Potencia de salida = Voltaje de salida × Corriente de salida
Potencia de salida = 100 × 3,6 = 360W
La pérdida de potencia en el convertidor se puede determinar de la siguiente manera;
Pérdida de energía = Potencia de entrada – Potencia de salida
Pérdida de potencia = 400 – 360 = 40W
La eficiencia del convertidor se determina de la siguiente manera;
% de eficiencia = (potencia de salida/potencia de entrada) × 100
Eficiencia % = (360/400) × 100 = 90 %
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Trabajo y función de los controladores de carga:
En términos sencillos, se puede considerar un controlador de carga solar como un regulador normal que prolonga la vida útil de las baterías solares. En la mayoría de los controladores de carga solar, la corriente pasa a través de un semiconductor que sirve como válvula para regular la corriente.
Los controladores de carga a menudo evitan que las baterías se sobrecarguen al reducir el flujo de la batería para exceder un voltaje específico. La sobrecarga de las baterías puede ser especialmente perjudicial para la propia batería, por lo que los controladores de carga son especialmente críticos.
Es el controlador el que ayuda a controlar el flujo de carga desde y hacia la batería. Mantiene la larga vida útil y el rendimiento de la batería evitando su descarga profunda y sobrecarga. Cuando un módulo fotovoltaico se conecta a una batería a través de un controlador de carga, el controlador de carga desconectaría el fotovoltaico de la batería para evitar la sobrecarga.
De manera similar, cuando una batería se conecta a una carga a través de un controlador de carga, el controlador desconectará la carga de la batería si detecta una descarga excesiva. Esta capacidad del controlador de carga ayuda a prolongar la vida útil y el rendimiento de la batería.
La sobrecarga y la descarga profunda de la batería se detectan midiendo el nivel de voltaje de la batería conectada. En caso de sobrecarga, el voltaje de la batería aumenta por encima de un cierto nivel de voltaje; de manera similar, en caso de una descarga profunda, el voltaje de la batería disminuye por debajo de un cierto nivel de voltaje.
El controlador de carga puede desconectar la batería en ambas condiciones mencionadas anteriormente. El controlador de carga también vuelve a conectar la batería cuando el nivel de voltaje ha alcanzado el nivel de funcionamiento normal.
Debido a la sobrecarga, el nivel de voltaje de la batería alcanza un nivel alto y el controlador de carga desconecta la batería del módulo fotovoltaico (o fuente de CC de carga), pero cuando el nivel de voltaje cae debido a la utilización de la batería por la carga, el controlador de carga detecta esta caída de voltaje y reconecta el módulo fotovoltaico (o la fuente de CC de carga) para cargar la batería.
Algo similar también se puede observar en caso de descarga profunda cuando la batería se corta (de la carga) debido a una caída de voltaje por debajo de cierto nivel. Ahora bien, si la batería se encuentra en una condición de carga insuficiente, el nivel de voltaje del terminal aumentará después de un tiempo debido al proceso de carga. Este aumento en el nivel de voltaje se detecta y si está por encima de un nivel de voltaje de corte bajo, el controlador volverá a conectar la batería a la carga para que la carga pueda utilizar la energía almacenada en la batería.
Los controladores de carga solar también brindan otras características esenciales, incluida la seguridad contra sobrecargas, la desconexión por bajo voltaje y el bloqueo de corriente inversa.
Protección de sobrecarga: Los controladores de carga tienen la función esencial de protección contra sobrecargas. Si la corriente que fluye hacia la batería es mucho mayor de la que el circuito puede soportar, su dispositivo puede sobrecargarse. Puede provocar sobrecalentamiento o incluso explosiones. Los controladores de carga evitan que se produzca la sobrecarga. En sistemas más grandes, también es esencial una doble protección de seguridad con disyuntores o fusibles.
Desconexiones por baja tensión: Esto actúa como una desconexión automática de cargas no críticas de la batería cuando el voltaje cae por debajo del umbral definido. Cuando esté encendido, se volverá a conectar inmediatamente a la batería. Evitará la descarga excesiva.
Bloquea el flujo de Corrientes Inversas: Los paneles solares envían la corriente a través de la batería en una sola dirección. Por la noche, los paneles pueden, por supuesto, transferir algunas de las cargas en orden inverso. Puede provocar una pequeña descarga de la batería. Los controles de carga evitan que esto ocurra al actuar como válvula.
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Tipos de controladores de carga:
Los siguientes son los dos controladores de carga más utilizados;
- Controladores de carga de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)
- Controladores de carga con modulación de ancho de pulso (PWM)
En el caso de los controladores de carga MPPT, el voltaje entre el banco de baterías y el conjunto fotovoltaico es diferente. Este tipo de controlador de carga opera en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico para entregar la máxima potencia posible disponible a partir de la irradiancia.
El tipo de controladores de carga permite tener una tensión del campo fotovoltaico superior a la tensión del banco de baterías conectado a nuestro sistema. La ventaja es que cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente para el mismo flujo de potencia. Por lo tanto, podemos utilizar cables de pequeño calibre que reducen el costo del cable en el sistema.
Por otro lado, los controladores de carga con modulación de ancho de pulso (PWM) tienen un voltaje idéntico en todo el conjunto fotovoltaico y en el banco de baterías conectado al sistema.
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Varias características del controlador de carga:
Los distintos niveles de voltaje y corriente del controlador de carga se pueden definir de la siguiente manera;
- Voltaje nominal del sistema: este voltaje representa el voltaje al que funcionan el controlador de carga y la batería en un sistema solar fotovoltaico.
- Corriente de carga nominal: representa la corriente de carga máxima que debe manejar un controlador de carga.
- Corriente nominal del conjunto fotovoltaico: representa la corriente máxima del conjunto fotovoltaico que el controlador de carga debería poder manejar. Es el corriente de cortocircuito de todo el conjunto fotovoltaico. Durante el diseño, se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación en la corriente de cortocircuito determinada en condiciones que no sean STC (condición de prueba estándar).
- Puntos de ajuste del regulador de carga: La función del controlador de carga es cargar y descargar la batería, detecta el voltaje del terminal (es decir, el estado de carga o comúnmente conocido como SOC) y decide desconectarlo de la carga para evitar la descarga profunda o desconectarlo de su fuente de matriz fotovoltaica para evitar la sobrecarga de la batería. Dicho controlador tiene puntos de ajuste sobre los cuales toma decisiones para conectar o desconectar la carga o fuente de carga (es decir, conjunto fotovoltaico).
- Punto de ajuste de regulación de voltaje (VR): Representa el voltaje máximo hasta el cual se puede cargar una batería sin sobrecargarse. Si se alcanza este punto de ajuste, el controlador desconectará el banco de baterías de la fuente fotovoltaica o podrá regular el suministro de corriente a las baterías.
- Histéresis de regulación de voltaje (VRH): representa la diferencia entre el VR y el voltaje al que el controlador de carga reconectará la batería a la fuente fotovoltaica para cargarla. Si esta diferencia es muy pequeña entonces el control será oscilatorio (conectar y reconectar con frecuencia) lo que eventualmente resultará en un deterioro en el rendimiento y vida útil de la batería. Pero tener una diferencia también podría generar cierta sobrecarga en cada ciclo. Por lo tanto, se debe hacer un equilibrio al indicar el VRH. El VRH también nos ayuda a comprender qué tan efectivo es el controlador de carga para cargar la batería.
- Desconexión por bajo voltaje (LVD): Representa el voltaje mínimo hasta el cual se permite la descarga de una batería sin llegar a la descarga profunda. Esto también se conoce como profundidad de descarga (DOD) de una batería. Se recomienda encarecidamente evitar la descarga por debajo de este nivel para evitar el deterioro de la vida útil y el rendimiento de la batería. El controlador de carga puede desconectar la batería de la carga si detecta el LVD y evita la descarga profunda de la batería.
- Histéresis de desconexión de bajo voltaje (LVDH): representa la diferencia entre el LVD y el voltaje al que se puede volver a conectar la batería a la carga. No lo mantenga demasiado pequeño, ya que esto puede resultar en conexiones y desconexiones frecuentes. Lo que puede reducir aún más la vida útil de la batería.
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¿Cómo seleccionar un controlador de carga solar con la clasificación adecuada?
Los siguientes dos ejemplos muestran cómo seleccionar un controlador de carga solar del tamaño correcto para un panel solar y un sistema de matriz que tenga la clasificación de corriente nominal adecuada en amperios para un voltaje nominal y una carga en vatios determinados.
Ejemplo 1:
Tomemos ahora un ejemplo para comprender los parámetros anteriores, una sala de estar tiene las siguientes cargas de CC nominales de 24 V;
- Tres lámparas de 20 W
- Un ventilador de 25 W
Todas las cargas mencionadas anteriormente están alimentadas por dos módulos fotovoltaicos conectados en paralelo, cada módulo fotovoltaico tiene una corriente de punto de potencia máxima I.diputado de 5 A y corriente de cortocircuito ICAROLINA DEL SUR de 7 A. ¿Cuál será el voltaje nominal del sistema, la corriente nominal del conjunto fotovoltaico y la corriente de carga nominal del controlador de carga?
Carga CC total = (Núm. de lámparas × Potencia de cada lámpara) + (Núm. de ventiladores × Potencia de cada ventilador)
Carga CC total = (3 × 20) + (1 × 25) = 60 + 25 = 85 W
La tensión nominal del sistema del controlador de carga es la misma que la tensión nominal de la carga y el conjunto fotovoltaico (tensión nominal del sistema del controlador de carga = 24 V)
Corriente nominal del conjunto fotovoltaico = 2 × 7 (la corriente de cortocircuito de cada módulo fotovoltaico es de 7 A y están conectados en paralelo)
Corriente nominal del conjunto fotovoltaico = 14 A
Se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación de la corriente de cortocircuito determinada en condiciones no STC (Condición de prueba estándar).
Considerando el factor de seguridad de 1,25, la corriente nominal del conjunto fotovoltaico es 1,25 × 14 = 17,5 A
Corriente de carga nominal = Carga CC total / Tensión nominal del sistema = 85/24
Corriente de carga nominal = 3,5416 A
Por lo tanto, el controlador de carga debería poder manejar una corriente de aproximadamente 3,5416 A en el lado de salida.
Ejemplo 2:
Tomemos otro ejemplo para practicarlo; un auditorio tiene las siguientes cargas de CC nominales de 12 V;
- Tres lámparas de 30 W
- Un ventilador de 20 W
Todas las cargas mencionadas anteriormente están alimentadas por dos módulos fotovoltaicos conectados en paralelo, cada módulo fotovoltaico tiene una corriente de punto de potencia máxima I.diputado de 3 A y corriente de cortocircuito ICAROLINA DEL SUR de 5 A. ¿Cuál será el voltaje nominal del sistema, la corriente nominal del conjunto fotovoltaico y la corriente de carga nominal del controlador de carga?
Carga CC total = (Núm. de lámparas × Potencia de cada lámpara) + (Núm. de ventiladores × Potencia de cada ventilador)
Carga CC total = (3 × 30) + (1 × 20) = 90 + 20 = 110 W
La tensión nominal del sistema del controlador de carga es la misma que la tensión nominal de la carga y el conjunto fotovoltaico (tensión nominal del sistema del controlador de carga = 12 V)
Corriente nominal del conjunto fotovoltaico = 2 × 5 (la corriente de cortocircuito de cada módulo fotovoltaico es de 5 A y están conectados en paralelo)
Corriente nominal del conjunto fotovoltaico = 10 A
Se considera un factor de seguridad de 1,25 para la variación de la corriente de cortocircuito determinada en condiciones no STC (Condición de prueba estándar).
Considerando el factor de seguridad de 1,25, la corriente nominal del conjunto fotovoltaico es 1,25 × 10 A = 12,5 A
Corriente de carga nominal = Carga CC total / Voltaje nominal del sistema = 110 W / 12 V
Corriente de carga nominal = 9,1666 A
Por lo tanto, el controlador de carga debería poder manejar una corriente de aproximadamente 9,1666 A en el lado de salida.
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Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT):
La carga conectada a un módulo fotovoltaico determina la potencia entregada por el módulo; observe el IV y la curva fotovoltaica que se muestran en la figura 3 a continuación.
Se puede observar en la figura anterior que en la condición de cortocircuito, es decir, en V = 0, el módulo entrega la corriente máxima conocida como corriente de cortocircuito I.CAROLINA DEL SUR. Pero si aumentamos gradualmente el voltaje a través de la carga variando la carga, la potencia entregada a la carga también aumenta.
Entonces, el aumento en el voltaje hace que la potencia aumente hasta un cierto punto, el punto más allá del cual el aumento en el voltaje causa aún más una disminución en la potencia se llama Punto de Máxima Potencia (MPP). Así, la curva IV de un módulo fotovoltaico tiene un punto que corresponde a la potencia máxima conocido como PowerPoint Máximo o, abreviado, MPP.
Se requiere que la carga conectada al módulo fotovoltaico funcione a un voltaje y corriente que correspondan a este punto de máxima potencia para obtener la máxima potencia de los módulos fotovoltaicos. El punto de funcionamiento es el punto de intersección de las características IV de los módulos fotovoltaicos con una carga.
Los fabricantes clasificaron sus módulos fotovoltaicos según su potencia máxima de salida. Pero la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos no sólo depende de la irradiancia solar disponible, sino también de la combinación de tensión y corriente. Por ejemplo, durante el mediodía, cuando el sol está alto, el módulo no entregará energía si está en circuito abierto o en condición de cortocircuito.
Entonces, hay un punto de operación en la curva IV donde el producto del voltaje y la corriente entregará la potencia máxima. Pero este punto máximo de funcionamiento cambia con el cambio en la intensidad de la radiación que incide sobre los módulos solares fotovoltaicos. Así, para obtener esa máxima potencia existen dispositivos electrónicos que asegurarán que los módulos fotovoltaicos funcionarán a máxima potencia en todos los niveles de irradiancia a lo largo del día. Esta idea de operar el módulo fotovoltaico a su máxima potencia se llama seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).
Prácticamente hay cambios en la curva IV del módulo fotovoltaico debido al cambio en la intensidad de la radiación que incide sobre el módulo. Por lo tanto, no es posible mantener el sistema fotovoltaico funcionando en el MPP para una carga elegida. La radiación solar es menor alrededor de las 9 de la mañana y aumenta gradualmente hasta el mediodía. Este aumento en la intensidad de la radiación hará que la curva IV del módulo cambie como se muestra en la figura 4 a continuación.
Esto da como resultado el cambio del punto de operación para una carga determinada. Los puntos de operación para las 13:00, 11:00 y 9:00 horas se indican con A, B y C respectivamente. Pero los puntos máximos de funcionamiento para las 13:00, 11:00 y 9:00 horas se indican con A’, B’ y C’ respectivamente.
Por lo tanto, si necesitamos obtener la máxima potencia del módulo fotovoltaico, los puntos de funcionamiento A, B y C deben acercarse a A’, B’ y C’ respectivamente y esto se hace mediante un dispositivo MPPT. El dispositivo MPPT hace el trabajo de acercar el punto de funcionamiento al punto de máxima potencia en un nivel diferente de radiación solar.
Ayuda a extraer la máxima potencia disponible del módulo fotovoltaico bajo cualquier irradiancia y temperatura. Hace uso de un algoritmo MPPT y un circuito electrónico para realizar el trabajo. La idea se basa en el principio de hacer coincidir la impedancia entre el módulo fotovoltaico y la carga conectada, lo cual es esencial para transferir la máxima potencia.
Por lo tanto, cuando la impedancia de la fuente fotovoltaica y la carga coinciden, la potencia máxima se transfiere de la fuente fotovoltaica a la carga. Si la relación entre el voltaje del módulo a máxima potencia y la corriente del módulo a máxima potencia coincide con la impedancia de la carga conectada, se produce la máxima transferencia de potencia.
Pero prácticamente no es posible hacer coincidir esta relación con la impedancia de la carga, por lo que el dispositivo MPPT realiza esa operación de adaptación de impedancia para entregar la máxima potencia a la irradiancia y temperatura disponibles. Los fabricantes combinan las funciones del controlador de carga y MPPT en un solo dispositivo que se conoce ampliamente como controlador de carga MPPT. Tanto el MPPT como el controlador de carga son dos funciones diferentes e independientes, pero se utilizan ampliamente como un solo dispositivo para dos propósitos.
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Seguimiento solar y MPPT para maximizar la potencia de salida:
El seguimiento solar no es lo mismo que el seguimiento MPPT, es un seguimiento mecánico de un módulo solar fotovoltaico de tal manera que la incidencia del rayo solar sobre los módulos es siempre perpendicular. El módulo debe mirar mecánicamente al sol para obtener la máxima potencia durante ese momento del día.
Si los módulos no son perpendiculares a los rayos del sol que inciden sobre ellos, la mayor parte de la luz solar se reflejaría en los módulos. El módulo solar produce la máxima potencia de salida para una luz solar determinada cuando el ángulo de la luz y el módulo son perpendiculares entre sí (es decir, 90oh) como se muestra en la figura 5.
Cuando el ángulo de incidencia de la luz es menor o mayor que 90oh como se muestra en la figura 5, entonces producirá una potencia de salida inferior a la capacidad máxima de potencia de salida del módulo. Cuando la luz incide en un ángulo mayor o menor de 90oh una parte de la luz se refleja y la luz utilizada por el módulo es menor que la que realmente incide sobre él.
Esto da como resultado una reducción de la potencia de salida generada por el módulo. Es por este motivo que debemos disponer de seguimiento solar mecánico para generar la máxima electricidad posible.
Especificaciones del Controlador de Carga MPPT:
Entrada fotovoltaica
Potencia de entrada máxima: representa la potencia máxima que el controlador de carga MPPT puede manejar desde el conjunto fotovoltaico conectado.
Voltaje máximo de circuito abierto: esto representa el voltaje máximo de circuito abierto que puede manejar el controlador de carga MPPT.
Rango de voltaje de seguimiento MPPT: esto representa el rango de nivel de voltaje que el controlador de carga MPPT puede manejar.
Salida CC a la batería
Voltaje nominal de la batería: representa el voltaje al que funciona la batería en un sistema conectado.
Punto de consigna de regulación de voltaje (VR): Es el nivel máximo de voltaje hasta el que podemos cargar una batería sin provocar la sobrecarga. Una vez que este nivel haya alcanzado, el controlador de carga desconectará la batería de la fuente fotovoltaica o regulará la corriente entregada a la batería conectada.
Desconexión por baja tensión (LVD): Representa la tensión mínima hasta la cual se permite la descarga de la batería sin provocar la descarga profunda. También conocida como Profundidad de descarga (DOD). Cuando el nivel de la batería alcanza el nivel DOD, el controlador de carga MPPT se desconecta para evitar la sobrecarga.
Corriente de carga máxima: representa la corriente máxima que un controlador de carga MPPT puede manejar desde el conjunto fotovoltaico. Es una corriente de cortocircuito del conjunto fotovoltaico. Durante el diseño se utiliza un factor de seguridad de 1,25 debido a la variación en operaciones que no son STC.
Control de carga CC
Voltaje nominal: representa el voltaje de carga máximo del controlador de carga que debería poder manejar.
Corriente máxima: representa la corriente de carga máxima del controlador de carga que debería poder manejar.
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¿Cómo seleccionar el controlador de carga MPPT del tamaño correcto?
Tomemos algunos ejemplos para comprender numéricamente las especificaciones mencionadas anteriormente.
Ejemplo 3:
Considere un conjunto fotovoltaico de 500 vatios que funciona a 24 V CC y tiene un banco de baterías de 12 V CC. Determinar la clasificación de un controlador de carga MPPT s para este sistema dado.
- Potencia del panel solar fotovoltaico = 500 W
- Tensión de funcionamiento del panel solar fotovoltaico = 24 V
- Voltaje de funcionamiento del paquete de baterías = 12 V
La potencia de entrada al controlador MPPT es de 500 W, el conjunto solar fotovoltaico está conectado en el lado de entrada del controlador de carga MPPT y la batería está conectada en el lado de salida del controlador de carga MPPT. Por tanto, la batería actúa como una carga para el sistema. Los datos especifican el voltaje de salida. Suponiendo una eficiencia del 100%, podemos determinar la corriente de salida para su carga.
Potencia = Voltaje × Corriente
Actual = Potencia / Voltaje = 500W / 12V = 41,66 A
Por lo tanto, necesitaríamos un MPPT de 12 V y 41,66 A para el sistema anterior. Podemos aumentar el valor actual en un 25 % considerando algunas condiciones que ocurren y hacen que el panel produzca más energía. Por lo tanto, podemos tomarlo como 52 A. Por lo tanto, el controlador de carga MPPT de 12 V y 52 A sería adecuado para el sistema anterior. Tenga en cuenta que el controlador de carga MPPT debe poder manejar el voltaje de circuito abierto y el voltaje en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico conectado.
Tomemos otro ejemplo en el que tenemos que diseñar una fuente de 140 W.PAG Sistema solar doméstico con un módulo fotovoltaico de 70 W que tiene un voltaje de circuito abierto de 20 V y un voltaje en el punto de máxima potencia de 16 V. El voltaje del banco de baterías es de 12 V. Determine una clasificación de controlador de carga MPPT adecuada para esta casa. diseño solar.
Conectemos el módulo fotovoltaico disponible en serie.
Por lo tanto, el voltaje de circuito abierto del sistema sería = 2 × 20 = 40 voltios
El voltaje en el punto de máxima potencia sería = 2 × 16V = 32V
La potencia máxima del sistema sería = 2 × 70W = 140W
La potencia de entrada al controlador de carga MPPT es de 140 W si asumimos una eficiencia del 100 %. Y el voltaje de la batería disponible es de 12 V, luego la corriente al paquete de baterías se puede determinar de la siguiente manera;
Potencia = Voltaje × Corriente
Actual = Potencia / Voltaje = 140W / 12V = 11,66 A
De este modo, necesitaríamos un MPPT de 12 V, 11,66 A Para el sistema anterior, podemos aumentar el valor actual en un 25 % considerando algunas condiciones que ocurren y hacen que el panel produzca más energía. Por tanto, podemos tomarlo como 15 A. Por lo tanto, el controlador de carga MPPT de 12 V y 15 A sería adecuado para el sistema anterior.
Nuevamente, es importante tener en cuenta que el controlador de carga MPPT debe poder manejar el voltaje de circuito abierto y el voltaje en el punto de máxima potencia del conjunto fotovoltaico conectado.
¿Qué carga solar debo seleccionar? ¿PWM o MPPT?
Cuando se trata de decidir el tamaño del controlador, necesita saber si está utilizando un controlador PWM o MPPT. ¿Sabías que una selección incorrecta de los controladores de carga solar puede provocar una pérdida de hasta el 50% de la energía del sistema solar?
| Panel solar | Batería | Cargador solar |
| 12V | 12V | PWM o MPPT |
| 24V | 24V | PWM o MPPT |
| 24V | 12V | MPPT (recomendado) |
Los controladores de carga solar se miden en función de la corriente de su panel solar y el voltaje de su sistema solar. Por lo general, querrás asegurarte de tener un controlador de carga que sea lo suficientemente grande como para acomodar la cantidad de energía y corriente producida por tus paneles.
Normalmente, los controladores de carga están presentes en 12, 24 y 48 voltios. Los valores de amperaje pueden variar de uno a 60 amperios y los valores de voltaje de seis a 60 voltios. Si aún no ha pesado su instalación ni ha estimado sus necesidades de energía, le sugerimos utilizar la calculadora de paneles solares. Le permitirá escalar sus paneles solares y todos los demás componentes de su dispositivo.
Si su sistema solar era de 12 voltios y su amperaje era de 14, necesitará un controlador de carga solar con al menos 14 amperios. Sin embargo, debe agregar un 25% a los amperios mínimos que tendría su controlador de cargador solar a 17,5 amperios debido a consideraciones ambientales. Pero necesitará un controlador de cargador solar con una clasificación de 12 voltios y 20 en esta situación.
Aquí hay algunos detalles más según el tipo de controlador de carga que haya montado en su dispositivo.
| Estado de la batería a 25 °C (77 °F) | Voltaje nominal de la batería | ||
| 12V | 24V | 48V | |
| Batería durante la carga de ecualización | Más de 15 | Más de 30 | Más de 60 |
| Batería casi cargada por completo mientras se carga | 14,4 a 15,0 | 28,8 a 30,0 | 57,6 a 60,0 |
| Batería casi completamente descargada mientras se carga | 12,3 a 13,2 | 24,6 a 26,4 | 49,2 a 52,8 |
| Batería completamente cargada con carga ligera. | 12,4 a 12,7 | 24,8 a 25,4 | 49,6 a 50,8 |
| Batería completamente cargada con carga pesada | 11,5 a 12,5 | 23,0 a 25,0 | 46.0 a 50 |
| Sin cargo de descarga durante 6 horas – 100% cargado | 12.7 | 25.4 | 50,8 |
| Sin cargo de descarga durante 6 horas – 80% cargado | 12.5 | 25 | 50 |
| Sin cargo de descarga durante 6 horas – 60% cargado | 12.2 | 24.4 | 48,8 |
| Sin cargo de descarga durante 6 horas – 40% cargado | 11.9 | 23.8 | 47,6 |
| Sin cargo de descarga durante 6 horas – 20% cargado | 11.6 | 23.2 | 46,4 |
| Sin carga ni descarga durante 6 horas – completamente descargado | 11.4 | 22.8 | 45,6 |
| Batería casi completamente descargada mientras se descarga | 10.2 a 11.2 | 20,4 a 22,4 | 40,8 a 448 |
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Preguntas más frecuentes
¿Necesitas un controlador de cargas solares?
Normalmente, sí. No se necesita controlador de carga para pantallas pequeñas de 1 a 5 vatios. Si el panel configura 2 vatios o menos por cada 50 horas de duración de la batería, normalmente no necesitará un controlador de carga. Está muy por encima de eso.
¿Qué influirá en mi toma de decisiones cuando elija un controlador de carga?
Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones al comprar un controlador de carga:
- El presupuesto;
- La vida de la tecnología.
- La temperatura donde se instala la máquina: los controladores de carga específicos funcionan bien en climas más fríos.
- ¡Cuánta electricidad se necesita y cuántos paneles solares hay disponibles!
- El tamaño, la cantidad y el tipo de baterías que usa en su dispositivo
¿Puedes usar más de un controlador de carga?
En los casos en que un solo controlador de carga no sea lo suficientemente capaz de manejar la salida de su conjunto de paneles solares, puede usar varios controladores de carga con un banco de baterías. El uso de un controlador de carga MPPT (rastreador del punto de máxima potencia) puede ser la forma más segura de conectar el dispositivo, ya que las matrices tienen diferentes puntos de potencia máxima.
Sin embargo, se recomienda utilizar la misma forma de controlador de carga si utiliza más de uno. Es decir, si está utilizando un único controlador de carga MPPT, todos sus controladores de carga solar deben ser del tipo MPPT. Asegúrese de que todos sus controladores también tengan la misma entrada de configuración de batería.
¿Cuál es el límite superior de voltaje?
Ambos controladores de carga tienen un límite máximo de voltaje. Se aplica al voltaje más alto que los controladores pueden manejar de forma segura. Asegúrese de saber cuál es el límite superior de voltaje de su controlador. De lo contrario, podría terminar quemando su controlador de carga solar o provocando otros riesgos de seguridad.
Errores y errores comunes del controlador de carga
Debido a los distintos componentes de una instalación solar, es posible cometer un error en el proceso de instalación. A continuación se muestran algunos errores que se cometen ampliamente cuando se trata de controladores de carga solar.
- No conecte cargas de CA al controlador de carga. Solo las cargas de CC pueden conectarse a la salida del controlador de carga.
- Debe montar el controlador de carga junto a la batería, ya que el cálculo preciso del voltaje de la batería es un aspecto esencial de las funciones del controlador de carga solar.
Conclusión
Si se encuentra en una casa rodante (cabaña fuera de la red), los controladores de carga solar son una parte integral de su instalación solar. Investigar y sopesar sus opciones antes de realizar esa inversión ayuda a elegir el controlador adecuado para usted y su dispositivo y evitar molestias.
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