Se utiliza un controlador de carga fotovoltaica para evitar que la batería se sobrecargue regulando el voltaje y la corriente desde el panel solar a la batería. Se utilizan en aplicaciones fuera de la red e híbridas fuera de la red para regular la potencia de entrada de los conjuntos fotovoltaicos a fin de proporcionar una potencia óptima para hacer funcionar cargas eléctricas y cargar baterías.
Los controladores de carga fotovoltaica también se denominan comúnmente controladores. El controlador de carga MPPT utiliza la última tecnología y la tecnología se desarrolla muy rápido. Aunque el precio es más caro que los controladores de tipo PWM, su uso es rentable, especialmente para grandes sistemas fotovoltaicos. Entonces, el controlador MPPT es el mejor controlador de carga fotovoltaica.
Cargar una batería se puede entender con una metáfora. Imagínese vertiendo agua en una taza; al principio, verterá más rápido; cuando la taza está casi llena, el flujo de agua se ralentiza para que el agua no se desborde de la taza. Por el contrario, si sigue vertiendo agua a un ritmo más rápido, es difícil detener el flujo con el tiempo y el agua se desbordará de esa taza.
La misma teoría se aplica a la carga de una batería. Cuando la batería está baja, el controlador de carga proporciona mucha energía para una carga rápida. Cuando la batería está casi cargada, ralentiza el cargador ajustando su voltaje y corriente. Cuando la batería está llena, solo envía una pequeña cantidad de energía para mantener una carga completa. Esta es la denominada carga multietapa .
Pero, ¿cómo ocurre en la práctica la recarga de las baterías con los dos tipos principales de controladores?
El método de carga del controlador de carga PWM
Un controlador de carga fotovoltaico tipo PWM se llama así porque adopta un método avanzado de modulación de ancho de pulso (PWM) en serie y una amplia gama de ajustes de PWM de 0 a 100% y puede cargar la batería de forma rápida y estable en cualquier condición del sistema.
El método de carga PWM consiste en cargar la batería con una corriente de impulso que cambia automáticamente el ciclo de trabajo. De esta manera, la carga por pulsos puede hacer que la batería sea más confiable y más rápida para cargar completamente la batería.
El período de inactividad permite que el oxígeno y el hidrógeno generados por la reacción química de la batería se recombinen. Pero al ser absorbido, la polarización de concentración y la polarización óhmica se eliminan naturalmente, reduciendo así la presión interna de la batería y permitiendo que la batería consuma más energía.
El método de carga por pulsos permite que la batería tenga suficiente tiempo de respuesta, reduce la cantidad de gas y mejora la tasa de aceptación de la corriente de carga de la batería. Sin embargo, los controladores de carga y descarga modernos usan modulación de ancho de pulso (PWM) para reducir lentamente la cantidad de energía entregada a la batería a medida que la batería se acerca lentamente a la saturación.
El controlador PWM reduce en gran medida la carga de la batería y alcanza un estado de carga completo, lo que prolonga la vida útil de la batería. Este tipo de controlador puede hacer que la batería alcance un estado de carga completa (también llamado carga flotante).
El método de carga de los controladores MPPT.
¿Cuál es el método de carga utilizado por los controladores de carga MPPT? El controlador MPPT utiliza la tecnología de seguimiento del punto de máxima potencia para extraer la máxima potencia del conjunto de paneles fotovoltaicos para recargar la batería. El método de detección del punto de máxima potencia es completamente automático y no requiere ajustes por parte del usuario.
Cuando el punto de máxima potencia de la matriz de paneles cambia con las condiciones ambientales, el controlador MPPT rastrea automáticamente el punto de máxima potencia de la matriz para garantizar que se obtenga la máxima potencia de la matriz solar durante el día. En la mayoría de los casos, la tecnología de seguimiento del punto de máxima potencia aumentará la corriente de carga.
Por ejemplo, un sistema puede tener 8 A de corriente fluyendo desde el conjunto fotovoltaico al controlador MPPT y 10 A de corriente fluyendo desde el controlador MPPT a la batería. Idealmente, la energía de entrada al MPPT es igual a la energía de salida, es decir, en la práctica voltaje de entrada x corriente de entrada = voltaje de salida x corriente de salida.
Si el voltaje del punto de máxima potencia Vmp de todo el campo fotovoltaico es más alto que el voltaje de la batería, la corriente de la batería también es proporcionalmente más alta que la corriente de salida del campo fotovoltaico. Cuanto mayor sea la diferencia entre el voltaje Vmp y el voltaje de la batería, mayor será el aumento de corriente.
La tensión máxima del punto de potencia Vmp del campo fotovoltaico es la tensión a la que la potencia de salida (tensión x corriente) es máxima. Se muestra a la izquierda en la “rodilla” en la curva IV del campo fotovoltaico. Dado que los controladores de carga tradicionales no siempre funcionan en el punto de máxima potencia, se desperdicia energía en ese caso.
Rendimiento del controlador de carga fotovoltaica
La evaluación del rendimiento del controlador de carga solar puede basarse principalmente en tres aspectos: confiabilidad, fácil mantenimiento y eficiencia de carga. Un controlador de carga solar de buena calidad, seguridad y confiabilidad, y que no funcione mal fácilmente, es obviamente una garantía efectiva para el rendimiento general del sistema fotovoltaico.
En particular, la estabilidad de los ajustes clave, como la carga de la batería y los puntos de control del voltaje de descarga, está directamente relacionada con la seguridad y la vida útil de la batería. Un controlador de carga fotovoltaica con una estructura clara y fácil de reparar después de una falla también puede mejorar el rendimiento del sistema fotovoltaico desde otro aspecto.
El consumo de energía del controlador de carga solar y la excelente estrategia de carga afectan directamente la eficiencia de carga. Un controlador de carga fotovoltaica de alta eficiencia puede aumentar la tasa de entrada de energía de los módulos solares, aumentando así el rendimiento general del sistema fotovoltaico.
