Todo sistema alimentado por energía solar requiere una regulación para prevenir daños en la batería, es por esto que desde Solararsinger pensamos que cualquiera que use un panel solar más grande que los pequeños sistemas de goteo necesita algún tipo de regulación de la batería, que es donde entran los controladores de carga solar.
¿Cómo funciona un regulador de carga solar?
En términos sencillos, un controlador de carga solar regula la energía que se transfiere de un panel solar a una batería. Es importante utilizar un controlador de carga ya que mejora la eficiencia de un sistema alimentado por energía solar hasta en un 50%, puede evitar que las baterías se sobrecarguen y prolongará la vida de la batería si se utiliza correctamente. Si no hay una regulación, las baterías pueden dañarse fácilmente, lo que le costará dinero y tiempo para arreglarlas.
Hay dos tipos principales de controladores de carga solar:
- Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)
- Modulación del ancho de pulso (PWM).
Regulador de carga solar PWM
Este tipo de regulador de carga solar realiza una modulación por pulsos y únicamente trabaja de corte de paso de energía entre los paneles y las baterías cuando estas se han cargado completamente. Para su correcto funcionamiento debe contar con el mismo voltaje nominal en los paneles solares y en las baterías, es decir, si tenemos una batería 12V, sólo la podremos cargar con un panel de 12V. Se hace trabajar al panel solar al voltaje que tenga la batería en esa etapa de carga, un punto de trabajo que no coincide con la máxima intensidad que puede aportar el panel, por ello no aprovechan toda la producción solar y son más económicos.
Si necesitamos más potencia de carga podremos conectar más paneles de 12V pero en paralelo para no sumar voltaje.
Con el regulador de carga PWM, los módulos trabajan a la tensión que esté cargada la batería, lo cual se traduce en pérdidas de energía. En cuanto la batería llega a la tensión señalada, comienza a impedir el contacto entre los módulos y la batería para evitar una sobrecarga -lo que se denomina fase de absorción-, pero así se produce un descenso de rendimiento energético, lo que supone un gran obstáculo. Sus ventajas recaen en su precio y su facilidad de transporte por su escaso peso.
Regulador de carga solar MPPT
También llamados maximizadores, dado que su funcionamiento aprovecha la máxima producción del panel solar para la carga de la batería. Además de cortar el paso de corriente hacia la batería cuando se encuentra cargada, este tipo de regulador recibe la producción máxima del panel haciéndolo trabajar en su punto máximo. Internamente ajusta ese voltaje, que siempre es superior al requerido por la batería al voltaje necesario con una gran eficiencia en la conversión, ganando intensidad conservando la potencia total de producción. Resulta la mejor opción para sacar todo el partido a los paneles solares y su sobrecoste compensa con creces su superior capacidad de producción. Aunque pueden trabajar con paneles y baterías en la misma tensión nominal, su funcionamiento es más eficiente si aumentamos la tensión del campo fotovoltaico.
La diferencia respecto al PWM, es que el regulador MPPT incluye un controlador del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking , de ahí sus siglas) y un transformador CC-CC (que convierte la corriente continua de alta tensión a corriente continua de más baja tensión a la hora de la carga de la batería). Este regulador trabaja con los módulos a la tensión que más se adecúe en el momento para así extraer la máxima potencia o limitarla en fases de absorción o flotación (fase en que el regulador ha de mantener la batería cargada y evita sobrecargas y descargas).
Es por ello que el regulador MPPT resulta más provechoso, ya que se le acoplan más módulos fotovoltaicos que no pueden hacerlo al PWM por incompatibilidad de tensiones y éstos rinden más. Sin embargo, si vamos a trabajar con un campo fotovoltaico de baja potencia, también podemos usar el regulador de carga PWM.
¿Cómo encontrar el regulador de carga solar adecuado para mi instalación?
La compra de un controlador de carga solar de alta calidad supone un coste sustancial, especialmente para un modelo de alta gama. Por eso es de vital importancia considerar su caso de uso específico antes de decidirse por un controlador de carga.
Hay varios factores diferentes a tener en cuenta, más allá de la matemática real de calcular los amperios/Watios/voltios de su conjunto solar y baterías, cada usuario también deberá tener en cuenta qué tipo de dispositivo quiere cargar.
Irónicamente, los kits de paneles solares funcionan mejor en condiciones de frío y nubes con pleno sol. Esto se debe a que la temperatura afecta la eficiencia de un panel solar; un panel de 100 Watios a temperatura ambiente se convertirá en un panel de 83 Watios en 110 grados.
Dicho esto, si los paneles solares se exponen regularmente a la lluvia o al frío, los valores de voltaje de entrada de un controlador PWM se reducirán a medida que baje la temperatura. Y a temperaturas muy altas, el voltaje de entrada puede caer por debajo del punto necesario para cargar completamente la batería.
En estos casos, un controlador MPPT es la mejor opción porque regula la temperatura y compensa el cambio de voltaje. De hecho, se puede experimentar una ganancia de potencia del 10-15% en verano y del 20-45% en invierno con un controlador de carga MPPT, aunque esto puede variar dependiendo de una variedad de factores diferentes.
Algunos controladores solares ofrecen sensores de temperatura de la batería que mejoran la capacidad de la misma. Esta es una gran opción para aquellos que buscan colocar sus paneles en ambientes variados con patrones de clima fuerte.
¿Cuál es el voltaje de sus paneles solares y su batería?
Os dejamos dos expresiones diferentes que puedes usar para calcular el requerimiento de amperios:
- Potencia en watios del panel solar/voltaje del banco de baterías = requerimiento de amperios
- Corriente de cortocircuito del panel solar X 1,56 = necesidad de amperios
Existen algunos casos en los que no necesitaras un controlador de carga, por ejemplo, cuando tenemos pequeños paneles solares que producen 2 watios o menos por cada 50 amperios-hora de batería. En ese caso por ejemplo los controladores de carga solar son innecesarios.
Sin embargo, para aquellos paneles solares que producen más quizás sea buena idea equiparlos con un controlador, puesto que puede suponer un aumento de la eficiencia de los mismos.
Otro de los factores a tener en cuenta es ¿dónde se colocarán los paneles solares en relación con la batería?
Si los paneles solares se colocan a una distancia justa de las baterías, experimentarán una pérdida de energía y una caída de voltaje significativas, a menos que utilicen un cable grande. Esto puede ser bastante engorroso para aquellos que no tienen el espacio o el presupuesto para usar grandes cables a través de grandes distancias, especialmente aquellos con sistemas de red.
En relación a esto la diferencia de un controlador de carga solar MPPT con uno PMW, es que te permite usar un cable más pequeño ya que convertirá el voltaje.
Como inconvenientes encontramos que los reguladores MPPT son más caros, a veces incluso doblan con facilidad el precio de los PWM a igualdad de potencia, también son bastante más grandes.
A la hora de elegir entre un PWM y un MPPT, también está en función de los paneles que vamos a utilizar. Es obligatorio un regulador MPPT si usamos paneles de 60 células o el voltaje del campo fotovoltaico es superior al voltaje del banco de baterías. Aquellas instalaciones que sean pequeñas como el alumbrado de una pequeña vivienda o suministro a unos pocos electrodomésticos, es más económica la utilización de un regulador PWM y más que suficiente. Si por el contrario la instalación es de mayores dimensiones y va a proporcionar mucha potencia, lo mejor es utilizar un regulador MPPT, que además, ayuda a un mejor mantenimiento de las baterías, ya que suelen incorporar más avanzados algoritmos para cargarla y protegerla. Es una pieza clave en nuestra instalación fotovoltaica.
Os recordamos que en Solararsinger somos expertos en la instalación de placas solares y que cualquiera de las dudas que os puedan surgir a la hora de vuestra instalación puedes contar con nuestros profesionales siempre dispuestos a ayudar.