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Controladores de carga PWM con MPPT

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Tipos de Controladores  

Controlador o Regulador de Voltaje en los Sistemas Fotovoltaicos

1. -Introducción

Las instalaciones con paneles solares fotovoltaicos, tienen un componente muy importante llamado controlador de carga o conocido también como regulador de carga con el objetivo de manejar con mayor confianza la energía eléctrica generada en los paneles o módulos fotovoltaicos.

Las alteraciones constantes en la radiación solar y la temperatura ambiente provocan cambios constantes en las características eléctricas de los módulos solares.

Por lo tanto, la matriz solar necesita diferentes cargas óptimas para entregar una potencia óptima a las unidades de descanso del Sistema solar.

2. -Qué protege el regulador solar

  • Durante la fase de carga masiva, que dura hasta aproximadamente el 80 por ciento del estado de carga, toda la potencia del módulo se suministra directamente a la batería.
  • Durante la etapa de anexión de energía, la carga se reduce gradualmente hasta que las baterías alcancen un estado de carga del 100 por ciento.
  • Cuando la batería está llena, se alcanza la etapa de flotación y solo se suministra suficiente energía para mantener la carga completa de las baterías, también conocida como carga lenta.
  • La etapa de ecualización, utilizada solo por algunos tipos de controladores, la que utilizan una vez al mes más o menos, proporciona una alta carga diseñada para reducir la sulfatación de la batería y para igualar el voltaje en las celdas de la batería.
  • Mas ayuda técnica: Aquí.

3. -Clases de reguladores en el mercado

Los principales tipos de controladores de carga disponibles actualmente son PWM (Pulse Width Modulation) y MPPT (Maximum Power Point Tracking).

El controlador de carga PWM es menos costoso.

el PWM evita que las baterías se sobrecarguen y se descarguen excesivamente de una manera que extiende la vida útil de las baterías un poco más que el controlador de carga MPPT a expensas de una menor (20 % en promedio) de eficiencia en comparación con los controladores MPPT.

Hemos encontrado experiencia de empresas que dicen que el controlador de carga PWM logra una extensión de la vida útil de la batería como resultado de la aplicación de un complejo algoritmo de conmutación y una modulación de ancho de pulso combinada con la carga de impulsos.

Precisamente la carga de pulso evita que las placas de plomo de la batería se sulfaten.

El controlador de carga MPPT cuesta más pero evita que las baterías se sobrecarguen y se descarguen excesivamente mientras transfieren más energía (hasta un 20 % más) de los módulos solares al banco de baterías o a las cargas del sistema.

Ojo, un MPPT no extiende la vida útil de las baterías tan efectivamente como lo hace el controlador de carga PWM.

Algunos controladores de carga MPPT cuentan con la función ‘reducción de voltaje’.

La función de reducción de voltaje permite que un generador fotovoltaico con un voltaje más alto se conecte a un banco de baterías de menor voltaje, por ejemplo, una matriz de 48 V a un banco de baterías de 24 V.

Sin la función de reducción, el voltaje total de la matriz debe ser igual al voltaje del banco de la batería.

La tecnología MPPT se utiliza para sistemas de energía solar no conectados a la red nacional o sea para los sistemas de red o ‘stand-alone’.

MPPT es un acrónimo de: Seguimiento máximo del punto de energía. Son capaces de utilizar toda la potencia (W) generada por el módulo solar para cargar la batería

Un MPPT es mejor, aunque el costo sea mayor, con un amplio rango de tensión de entrada. Esta característica del controlador MPPT es muy útil, por ejemplo, para dar la posibilidad de cargar una batería de 12 V con un módulo solar diseñado para funcionar a 24 V, sin ninguna pérdida de potencia.

Un MPPT permite controlar los datos de máxima cantidad de energía desde la fuente paneles solares hacia la batería o banco de baterías. de ahí su popularidad como MPPT o “Maximum Power Point Tracker“.

4. -Cómo seleccionar el controlador correcto

Qué tipo de controlador de carga elegir depende del caso específico y es una compensación entre obtener más energía de los paneles solares y extender la vida de la batería.

Los módulos solares tienen una vida de garantía de hasta 20-25 años. La duración de la batería se estima aproximadamente entre 1 y 5 años, según el tipo de batería y la profundidad de descarga. En promedio, se pueden suponer 2 años de duración de la batería.

Si su sistema es más propenso a la descarga y sobrecarga en exceso, y por lo tanto la vida útil de la batería parece ser una preocupación principal, puede optar por un controlador de carga PWM más económico a expensas de la reducción de la energía proporcionada por el sistema.

Las pérdidas de producción se pueden compensar aumentando la cantidad de módulos solares instalados.

Si proporcionar más potencia a las cargas del sistema y al banco de baterías es más importante que extender la vida útil de la batería, puede optar por un controlador de carga MPPT más costoso.

Los controladores PWM son muy adecuados para sistemas eléctricos solares de pequeña potencia.

Los controladores MPPT son siempre más eficientes al “exprimir” más energía solar de los módulos solares. Los controladores MPPT generan aproximadamente un 20-30 % más de potencia en invierno y un 10-20 % más en verano.

En climas cálidos, los controladores MPPT pierden su principal ventaja: mayor eficiencia.

En climas cálidos, la eficiencia de un controlador MPPT es solo un 10 % mejor que la eficiencia de un controlador PWM. En climas fríos, un controlador MPPT podría aumentar su eficiencia hasta en un 40 % más que el controlador PWM.

Para sistemas pequeños, sin embargo, el costo adicional del MPPT podría ser mejor gastado en una mayor cantidad de módulos solares para compensar las pérdidas de eficiencia, en combinación con un controlador PWM menos costoso.

Más ayuda, ingrese aquí.

5. –Sugerencias para el cableado

Prácticamente es lo mismo en todos los casos, pero sí vale la pena recordar los siguientes cuidados antes del cableado propiamente (Ver también dimensionamiento de reguladores).

  • Asegúrese de que el voltaje del panel solar está dentro del rango de la tensión aceptable controladores.
  • Asegúrese de que el voltaje de la batería está dentro de la gama de la tensión aceptable controladores.
  • El cable sugerido para la conexión del panel solar es 4 mm² núcleo de cobre, cable 6 mm² para la conexión de la batería.
  • Situar la batería lo más cerca posible al controlador. Se necesita protección a tierra por algún relámpago, etc.
CableadoSimple
MPPT, uno de los tipos de controladores
  • Al conectar: Primero Batería, Segundo la Carga y Tercero el Panel Solar.
  • Al desconectar: Primero El panel Solar, Segundo la Batería y Tercero la Carga.

6. –Conclusiones

Los principales tipos de controladores de carga disponibles actualmente son PWM (Pulse Width Modulation) y MPPT (Maximum Power Point Tracking).

El controlador de carga tiene una serie de funciones principales como el que proporciona un punto de confianza para gobernar el panel solar fotovoltaico o módulo, la batería y la misma carga eléctrica que se desea.

Es el regulador de voltaje componente que se ocupa del proceso de carga y descarga de los acumuladores/baterías. Gracias a este Regulador que el proceso indicado se cumpla dentro de las condiciones correctas de funcionamiento.

Estos controladoresreguladores de voltaje son como el cerebro que gobierna la buena carga en sí a las baterías y el trabajo de luces de aviso por si se presentan las sobrecarga o falta de energía en el sistema además, es decir, es un guardián que identifica y corrige para que el sistema de energía solar fotovoltaica funcione regularmente sin problemas.



 

 

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Ingeniero Químico Colegiado, Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga. Post-grado Proyectos de Electrificación Rural Energía Solar, Pontifica Universidad Católica del Perú Maestría en Gestión y Auditorías Ambientales -FUNIBER- graduado Universidad de Piura, Perú. Consultor: Concejo Nacional de Consultores del Perú Experiencia: Gerencia de Operaciones Centro Industrial de Carbón y Coque.” Interamericancoal S.A.” – Colombia Exfuncionario de Operaciones Empresas Minero Metalúrgicas de la C. de P. Corporation, Centromin Perú y Doe Run Peru SRL. Miembro de la “Asociación Peruana de Energía Solar”. Miembro de “International Solar Energy Society”-ISES, Freiburg Alemania. Afiliado Marketing ONLINE: http://www.eliseosebastian.com; Facebook: /eliseosebastiantames Twitter: /eliseosebas Skype: eliseo801

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