Cómo dimensionar un controlador de carga PWM
El controlador de carga es un regulador que limita la tasa de corriente que entra y sale del paquete de baterías. Los controladores de carga son fundamentales para evitar sobrecargar o descargar completamente la batería. Esta acción puede reducir drásticamente el rendimiento y la duración de la batería. Existen varios tipos de reguladores de carga. Se diferencian en tamaño, pantalla, características y cómo regulan los voltajes. Este breve artículo se centra en los criterios matemáticos para seleccionar un controlador de carga en función de la capacidad de producción del panel solar y la carga CC total del sistema.
Elija el controlador de carga adecuado
Cuando se trata de dimensionar su controlador de carga, debe considerar si está utilizando un controlador PWM o MPPT. Un controlador de carga seleccionado incorrectamente puede provocar una pérdida de hasta el 50% de la energía solar generada.
Los controladores de carga tienen un tamaño basado en la corriente del panel solar y el voltaje del sistema solar. Por lo general, desea asegurarse de tener un controlador de carga lo suficientemente grande como para manejar la cantidad de energía y corriente que producen sus paneles.
Normalmente, los controladores de carga están disponibles en 12, 24 y 48 voltios. El amperaje puede variar de uno a 60 amperios y los voltajes nominales de seis a 60 voltios. Si aún no ha dimensionado su sistema ni ha calculado sus necesidades energéticas, le recomendamos utilizar una calculadora en línea. Esto le ayudará a dimensionar sus paneles solares, así como todos los demás componentes de su sistema.
Si los voltios de su sistema solar fueran 12 y sus amperios 14, necesitaría un controlador de carga solar con al menos 14 amperios. Sin embargo, debido a factores ambientales, debe tener en cuenta un 25 % adicional, lo que eleva los amperios mínimos que debe tener este controlador de cargador a 17,5 amperios. Entonces, en este caso, necesitaría un controlador de carga de 12 voltios y 20 amperios. Aquí hay algunas otras especificaciones basadas en el tipo de controlador de carga que haya instalado en su sistema.
Dimensionamiento del controlador de carga PWM
Los controladores PWM no pueden limitar su salida actual. Simplemente usan la matriz actual. Por lo tanto, si su panel solar puede producir 40 amperios de corriente y el controlador de carga que está utilizando solo tiene una potencia nominal de 30 amperios, el controlador puede dañarse. Es fundamental asegurarse de que su controlador de carga coincida, sea compatible y tenga el tamaño correcto para sus paneles.
Al mirar un controlador de carga, hay una serie de cosas a tener en cuenta en su lista o etiqueta de especificaciones. Un controlador PWM tendrá una lectura de amperios, por ejemplo, un controlador PWM de 30 amperios. Esto representa la cantidad de amperios que el controlador puede manejar, en el caso anterior, 30 amperios. Generalmente, las dos cosas que desea observar en un controlador PWM son el amperaje y el voltaje.
Primero, queremos observar la clasificación de voltaje del sistema. Esto nos dirá con qué bancos de baterías de voltaje es compatible el controlador. En este caso es posible utilizar bancos de baterías de 12V o 24V. Cualquier valor superior, como una batería de 48 V, el controlador no podrá funcionar.
En segundo lugar, veamos la clasificación actual de la batería. Digamos en este ejemplo que tienes un controlador de carga de 30 amperios. Recomendamos un factor de seguridad de al menos 1,25, lo que significa que multiplica la corriente de sus paneles por 1,25 y luego la compara con 30 amperios. Por ejemplo, cinco paneles de 100 vatios en paralelo serían 5,29 x 5 = 26,45 amperios. 26,45 amperios x 1,25 = 33 amperios y eso sería demasiado para el controlador. Esto se debe a que el panel puede recibir más corriente de la nominal cuando la exposición solar es superior a 1000 vatios/m^2 o está inclinado.
En tercer lugar, podemos observar la ganancia solar máxima. Esto le indica cuántos voltios puede tener en el controlador. Este controlador no puede aceptar más de 50 voltios de entrada. Consideremos tener 2 paneles de 100 vatios en serie para un total de 22,5 V (voltaje de circuito abierto) x 2 = 45 voltios. En este caso, será posible cablear estos dos paneles en serie.
Cuarto, podemos mirar las terminales. Cada controlador normalmente tendrá un tamaño de calibre máximo para el terminal. Esto es importante al comprar cableado para su sistema.
Finalmente, mira el tipo de batería. Esto nos indica qué baterías son compatibles con el controlador de carga. Es importante comprobar esto, ya que no desea tener baterías que la unidad de control no pueda cargar.
Los dos tipos de controladores de carga fotovoltaica
Hay dos tipos básicos de controladores de carga:
controlador de carga pwm
Controlador de carga modulado por ancho de pulso: un "interruptor" se enciende y apaga según los parámetros establecidos para evitar la sobrecarga de la batería. El panel solar debe tener el mismo voltaje que la batería, porque estás conectando el panel directamente a la batería con un "interruptor" entre ambos. La batería determina la salida del panel, por lo que hay un factor de pérdida considerable, generalmente alrededor del 30% de pérdida de salida. Los controladores de carga PWM son simples y, por lo tanto, generalmente menos costosos, pero no son "inteligentes".
Controlador de carga MPPT
Controlador de carga con detección del punto de máxima potencia: algunas personas dicen que se obtiene hasta un 30 % de salida con MPPT, pero ese es el 30 % que se pierde con PWM. En pocas palabras, hay un transformador entre la batería y el panel solar para que la batería no pueda anular la salida del panel solar. Todo ello está controlado por un procesador que añade funcionalidad. En definitiva, el panel solar puede producir todo lo que pueda en un momento dado explotando así su potencial. La mayoría de los controladores MPPT le permitirán realizar entradas a un voltaje sustancialmente más alto, lo que le permitirá llegar más lejos con cables más pequeños desde los paneles hasta el controlador.
Importancia del controlador de carga y parámetros de dimensionamiento.
Todos los sistemas de energía renovable (ER) con baterías deben incluir un controlador de carga. En este artículo nos referiremos principalmente a los controladores de carga solar. Los controladores de carga evitan que la batería se sobrecargue y también evitan que las baterías envíen su carga de regreso a través del sistema a la fuente de carga (es decir, los paneles solares).
Piense en un controlador de carga solar como una enfermera de batería: su trabajo es monitorear la batería, alimentándola lo que necesita y monitoreando sus signos vitales. Dado que un controlador solar realiza su trabajo en línea entre el conjunto de paneles solares y las baterías, tendría sentido que su selección y tamaño estuvieran influenciados por esos componentes. Y así es exactamente como es.
El voltaje y el amperaje (o corriente) son los parámetros que utilizamos para dimensionar el controlador de carga solar. El regulador solar debe poder aceptar el voltaje y la corriente producidos por la fuente de CC (generalmente paneles solares) y proporcionar el voltaje y la corriente adecuados a las baterías.
Esta situación podría hacerle pensar que la fuente de CC, el controlador de carga y las baterías deben compartir un voltaje común. Si bien esta es una estrategia de diseño de sistemas utilizada en muchas instalaciones, no es la única.
Técnicamente hablando, la fuente de CC siempre debe tener un voltaje de funcionamiento más alto que el banco de baterías para que la corriente fluya de una a otra. Una forma práctica de recordar este hecho es la afirmación "La corriente fluye cuesta abajo". A los efectos de esta discusión, usaremos voltaje nominal, lo que significa voltajes de batería comunes.
La tensión nominal en este sentido es sinónimo de la tensión de la batería. Dado que las baterías (donde se usan) son, en muchos sentidos, el corazón de un sistema de energía renovable, podemos llamar al voltaje del banco voltaje del sistema. El voltaje del sistema seleccionado para una instalación determinada generalmente está determinado por la aplicación.