Dimensionamiento rápido de un controlador de carga

Es importante saber dimensionar un controlador de carga para un sistema fotovoltaico autónomo con almacenamiento. Si necesita hacer algunos cálculos rápidos, necesitará la siguiente información para calcular manualmente el amperaje del controlador de carga que necesita. Primero debe elegir el voltaje del banco de baterías (12, 24 o 48) V. Este es un voltaje típico porque los inversores se ofrecen con estos voltajes. Ahora entra en juego la ley de Ohm: Amperios x Voltios = Watts.

Ejemplo: un conjunto de paneles de 3000 vatios/un banco de baterías de 48 voltios = 62,5 amperios, por lo que necesitaría un controlador de carga capaz de soportar 62,5 amperios. La mayoría de los controladores del mercado son de 60, 80 o 96 amperios, así que elija el controlador de carga con la siguiente clasificación más alta (puede encontrar algunos excelentes, por ejemplo, aquí ). En este caso, ese sería el controlador de 80 amperios.

Ahora, si conoce el amperaje del controlador y desea comprender el vataje máximo de los paneles fotovoltaicos que pueden ingresar al controlador de carga, debe volver a utilizar la ley de Ohm. Ejemplo: controlador de 80 amperios x banco de baterías de 48 voltios = 3840 vatios de paneles solares. Tenga en cuenta que la mayoría de los controladores de carga permitirán que entren un poco más de vatios al controlador. Aquí es donde pueden resultar útiles las herramientas de dimensionamiento o una llamada telefónica al fabricante.

Lo siguiente que debe asegurarse es no exceder el voltaje de entrada que el controlador puede aceptar. Nuevamente, el fabricante determinará qué voltaje de entrada debe incluirse en el diseño. Se deben considerar la temperatura y los voltajes del circuito abierto.

Dado que el voltaje del circuito abierto fotovoltaico (Voc) aumenta a medida que disminuye la temperatura, deberá asegurarse de que las clasificaciones de voltaje de entrada de su controlador puedan soportarlo en el frío del invierno. Las herramientas de dimensionamiento del fabricante le brindarán el mejor diseño para su controlador de carga.

Cómo dimensionar un controlador de carga PWM

Dimensionar un controlador PWM es relativamente sencillo. Por ejemplo, una persona quiere alimentar un sistema de aireación para un estanque. La fuente de alimentación es una matriz solar fotovoltaica de 1000 vatios, el almacenamiento es un banco de baterías de 12 V y queremos usar un controlador de carga PWM porque es solo un sistema pequeño que no requiere ni justifica un costoso controlador MPPT.

Dado que el banco de baterías es de solo 12 V y el controlador PWM limitará la potencia de entrada a unos pocos voltios por encima del nivel de carga total de la batería (por ejemplo: 17-19 V), los paneles deben tener un voltaje de circuito abierto que coincida con el banco de baterías para minimizar fuga. Mirando algunas especificaciones proporcionadas por el fabricante del panel fotovoltaico elegido, un panel de 100 vatios produce un circuito abierto de 17-19 V, por lo que si diez de ellos estuvieran conectados en paralelo, esto daría 1000 vatios mientras se mantuviera dentro del rango de voltaje de carga del banco de baterías.

Lo siguiente que hay que determinar es cuánta corriente se entregará al controlador de carga/banco de baterías. Si el voltaje de entrada es de 17 V y la potencia total es de 1000 vatios, la corriente sería vatios divididos por voltios: 1000/17 = 58,8 amperios. A veces, el sol puede proporcionar mucha más energía que los 1000 vatios por metro cuadrado con los que se prueban y clasifican los paneles solares, por lo que siempre es mejor sobredimensionar el controlador de carga entre un 20 y un 25 % para evitar daños por posibles subidas de tensión. .

Para el ejemplo anterior: 59 amperios x 1,25 = 73,8 amperios. Por lo tanto, necesita un controlador PWM de 12 V y al menos 74 amperios. Es muy poco probable que exista un controlador de carga de 74 amperios, pero hay controladores de carga de 80 amperios. Si no es posible comprar uno de forma económica, el conjunto fotovoltaico se puede dividir en dos sistemas separados y se pueden usar dos controladores de carga PWM de 12 V y 40 A para cargar el banco de baterías en lugar de un controlador de 80 A.

Cómo dimensionar un controlador de carga MPPT

Como se sabe, los controladores de carga MPPT, a diferencia de los PWM, pueden aceptar un alto voltaje de entrada y convertirlo al voltaje de carga apropiado para el banco de baterías sin perder energía reemplazándolo con más corriente (voltios x amperios = vatios). Por esta razón, hay dos voltajes nominales que debes considerar al dimensionar un controlador MPPT: el voltaje de entrada nominal y el voltaje de carga nominal.

El voltaje de entrada nominal debe coincidir con el voltaje de la fuente de alimentación, +25 % para compensar los picos de voltaje en días fríos y soleados. Entonces, si habrá un total de 66 V provenientes de dos paneles de 300 W conectados en serie (según la potencia nominal del fabricante), el controlador debería poder manejar al menos 66 x 1,25 = 83 voltios.

La mayoría de los controladores de carga MPPT pueden manejar un voltaje de 100-200 V, pero es importante verificar la clasificación en la hoja de datos y estar seguro. El voltaje de carga será de 12, 24 o 48 V; algunos controladores pueden manejar todos estos y seleccionarán automáticamente el voltaje de carga apropiado cuando se conecten al banco de baterías.

Lo siguiente que hay que determinar es la corriente de refuerzo. La corriente de refuerzo es la potencia total que se entregará a la batería después de que el controlador ajuste el voltaje de la fuente de alimentación. La corriente de refuerzo casi siempre será mayor que la corriente de una fuente de energía de alto voltaje.

Por ejemplo, si conectaste dos paneles de 33 V/300 W en serie, el resultado sería 600 W a 66 V. La corriente entonces sería 600 dividido por 66 = 9 amperios. Si estos paneles están conectados a un controlador MPPT con una potencia de entrada de 100 V para cargar una batería de 12 V, para proporcionar la misma (o cerca) de 600 W de potencia proveniente de los paneles después de reducir el voltaje de carga para que coincida con la batería, el controlador debe aumentar la corriente de 9 amperios a aproximadamente: 600/12 = 50 amperios.

Recuerde agregar otro 25 % para tener en cuenta las subidas de tensión en los días fríos y soleados, cuando es probable que sus paneles funcionen de manera más eficiente. Por lo tanto, tendrás 50 x 1,25 = 62,5 amperios. Entonces, la corriente de refuerzo es de alrededor de 63 amperios, lo que significa que un controlador de 70 u 80 amperios sería suficiente. Recuerde siempre que la corriente de refuerzo es en lo que se basará la clasificación de amperaje de un controlador MPPT.

Si una persona intentara conectar un controlador de 10 amperios al mismo conjunto fotovoltaico y cargar una batería de 12 V con él, es probable que el controlador se queme antes de terminar su café de la mañana el día después de completar la instalación. Para encontrar su corriente de refuerzo, divida la potencia total de su conjunto fotovoltaico en vatios por el voltaje de su batería (o banco de baterías), luego multiplíquelo por 1,25 para aumentar el resultado en un 25%.

Consulte los controladores fotovoltaicos de mejor valor aquí .