Controler solar de incarcare MPPT

Pentru a intelege avantajele pe care le aduce un controlor solar de incarcare MPPT trebuie mai intai inteleasa functia acestora intr-un sistem fotovoltaic. Un controlor solar se foloseste la sistemele off grid pe baterie si se aseaza intre panoul fotovoltaic si bateriei cu scopul de a asigura o incarcare cat mai eficienta a bateriei si a limita energia transferata de la panou la bateriei in momentul in care aceasta este aproape plina, astfel incat bateria sa nu fie avariata prin supraincarcare. Acest tip de sisteme prelungesc durata de viata a bateriei si eficientizeaza modul in care energia in exces produsa de panouri este stocata.

Cum functioneaza un controler solar MPPT "inteligent"

Energia solara produsa de panourile fotovoltaice este afectata direct de nivelul de radiatie solara, variind ca tensiune si curent. Pentru a putea fi folosita, energia produsa de panourile fotovoltaice trebuie transformata in curent alternativ.

Echipamentul necesar pentru stabilizarea tensiunii de curent continuu produsa de panourile fotovoltaice se numeste controler de incarcare solara, pentru ca asigura controlul tensiunii de incarcare a bateriilor. Acest echipament extrem de important pentru sistemele off grid detecteaza automat tensiunea din baterie, protejeaza in cazul conectarii la polaritate inversa sau a descarcarii ori supraincarcarii excesive si are functii de compensare automata in functie de temperatura, etc. Toti acesti factori contribuie la o durata mai lunga de viata a bateriei si o eficienta crescuta a sistemului fotovoltaic.

Controlerele solare MPPT sau Maximum Power Point Tracking functioneaza pe baza unui algoritm folosit pentru obtinerea maximului de energie disponibila. Maximul de energie variaza in functie de radiatia solara, temperatura ambientala si temperatura la nivelul panoului solar. Panoul fotovoltaic tipic scade randamentul in zilele foarte calde si il creste in zilele mai racoroase. In principiul, un controler solar de incarcare MPPT este o modalitate de tracking electronic (fara legatura cu sistemele de trackere solare, care sunt cu totul alta tehnologie, cu un alt scop).

Controlerul compara outputul de energie produsa de panoul fotovoltaic cu voltajul bateriei, iar apoi calculeaza si converteste voltajul ideal pentru a atinge maximul de amperi in baterie. Un controler solar MPPT de calitate atinge o eficienta de pana la 97% in conversie, iar asta inseamna cu 20% pana la 45% mai multa energie convertita pe timp de iarna si cu 10% pana la 15% mai multa energie convertita pe timp de vara fata de controlerele mai ieftine de tipul PWM.

Intregul proces este afectat de factori precum vremea, temperatura sau stadiul de incarcare al bateriei si calitatea bateriei.

Un controler solar MPPT este cel mai eficient in urmatoarele conditii:

  • Pe vreme rece, innorata sau cu ceata. In mod normal sistemele fotovoltaice functioneaza cel mai bine la temperaturi mai mici, iar un controler de incarcare solara MPPT este conceput pentru a maximiza productia de energie electrica in aceste conditii cand randamentul poate scadea in ciuda temperaturii optime de functionare datorita lipsei soarelui.
  • Cand bateria este foarte descarcata. Incarcatoarele solare MPPT pot extrage mai mult curent si pot incarca bateria eficient chiar si cand aceasta este aproape total descarcata.

Principalele avantaje ale controlerelor MPPT

Extragand maximul de energie de la panoul fotovoltaic, acest tip de controler solar forteaza sistemul sa opereze la un voltaj aproape de punctul maxim pentru a produce maximul de energie disponibila.

Incarcatoarele solare MPPT permit folosirea sistemelor fotovoltaice la un voltaj mai mare decat cel la care opereaza sistemul bateriei. De exemplu, daca panoul fotovoltaic trebuie din diverse motive sa fie plasat departe de controlerul solar de incarcare si baterie, trebuie folosit un cablu de dimensiuni considerabil mai mari decat in mod normal pentru a evita pierderea de voltaj. Cu un controler solar de incarcare MPPT, utilizatorul poate reduce dimensiunea cablurilor necesare pastrand in acelasi timp outputul maxim al panourilor fotovoltaice. Sumele economisite cu cablajul sunt in general mai mari decat diferenta de pret dintre un controler solar MPPT si controlerele utilizate in mod obisnuit de tipul PWM.

Avantajul principal al controlerului solar de incarcare MPPT este acela ca reduce complexitatea sistemului si creste in acelasi timp cat mai aproape de maxim eficienta intregului sistem off grid cu baterie.

O comparatie pe 3 ani intre un sistem fotovoltaic echipat cu controler solar standard PWN si unul echipat cu controler MPPT dezvaluie ca acest model de controlere:

  • Ofera minim cu 10% mai multa energie pe timp de vara;
  • Creste simtitor randamentul intregului sistem pe timp de iarna, cu 20% pana la 40% mai mult decat un controler PWM.
Controler solar de incarcare PWM

Tehnologia pentru controlere solare a avansat dramatic in ultimii ani, tehnologia folosita in realizarea unui controler solar de incarcare PWM fiind una dintre cele mai noi inovatii in domeniu. Incarcatoarele de acest tip capata rapid popularitate datorita eficientei in mentinerea unui voltaj constant de incarcare a bateriei. Aceste sisteme moderne garanteaza ca energia captata de panourile fotovoltaice este transmisa la baterie in functie de nevoia acesteia de reincarcare.

PWM este acronimul de la Pulse Width Modulation si se refera la o tehnologie folosita pentru controlerul solar de incarcare care inlocuieste vechea tehnologie bazata pe regulatoare on si off folosite pentru a proteja bateria atunci cand panoul fotovoltaic produce energie in exces. Odata cu avansul tehnologiei pe domeniul sistemelor solare, a devenit clara nevoia de o noua solutie de control al incarcarii care sa nu interfereze cu procesul de incarcare blocandu-l complet.

Sistemul folosit pentru realizarea unui controler solar de incarcare PWN este similar cu alte tehnologii moderne folosite in momentul actual si este conceput pentru a adresa neajunsurile vechii tehnologii care crea adesea probleme cu bateria si cu procesul de incarcare. Noul sistem se foloseste de un algoritm pentru a reduce treptat curentul de incarcare atunci cand voltajul bateriei atinge un punct prestabilit, astfel incat sa se evite supraincalzirea si sa se poata continua incarcarea in parametrii normali in cel mai scurt timp.

Pe langa aceasta metoda inovativa de gestionare a problemei panourilor fotovoltaice care produc energie in exces, aceasta metoda de control de incarcare aduce beneficii unice pentru sistemele solare:

  • Posibilitatea de a reconditiona si desulfata bateria;
  • Posibilitatea de a creste capacitatea de incarcare a bateriei;
  • Posibilitatea de mentinere a unei capacitati medii ridicate a bateriei, intre 90%-95%, fata de sistemele vechi care permiteau bateriei sa functioneze la doar 55%-60% din capacitate;
  • Posibilitatea de a reduce incalzirea si deteriorarea in timp a bateriei;
  • Posibilitatea de a creste durata de viata a bateriei.

Beneficiile tehnologiei acestui tip de controler solar afecteaza intregul sistem reducand astfel costurile.

O viata mai lunga a bateriei inseamna costuri reduse pentru intretinerea sistemului fotovoltaic. Mai multa capacitate de rezerva in baterie inseamna un sistem solar de incredere si posibilitatea de a folosi baterii de dimensiuni mai mici pentru a reduce costul total de instalare.

Mai mult, acest sistem va permite sa obtineti pana la 20%-30% mai multa energie stocata in baterii prin incarcare, astfel se minimizeaza pierderile de energie care apareau la tehnologiile invechite care uneori opreau procesul de incarcare dupa ce bateria trecea de 50%. Astfel de sisteme se traduc simplu in mai multa energie cu cheltuieli mai mici.

Toate aceste avantaje au fost demonstrate printr-o serie de teste in diverse conditii de functionare, insa cea mai clara dovada a eficientei acestei tehnologii este rata de satisfactie a clientilor care instaleaza acest tip de controler solar PWM si popularitatea mereu in crestere a acestora.

Controlere PWM vs controlere MMPT solare

Controlerul este o parte extrem de importanta in orice sistem solar, iar folosirea unui controler solar de ultima generatie poate face o diferenta imensa in performanta controlerului. In momentul actual, cele doua tipuri de controlere folosite in mod comun sunt cele PWM, Pulse Width Modulation si MPPT, Maximum Power Point Tracking. Ambele tehnologii permit ajustarea ratei de incarcare in functie de nivelul de incarcare al bateriei, bateria putand fi astfel folosita la capacitatea sa maxima.

Care este insa diferenta dintre cele doua tehnologii?

Daca maximizarea capacitatii de incarcare ar fi singurul factor luat in considerare in decizia asupra tipului de controler solar folosit, atunci alegerea ar fi simpla. Cele doua tehnologii sunt insa diferite si fiecare are avantajele proprii, astfel incat controlerul trebuie ales in functie de locatie, componentele si dimensiunea sistemului, etc.

Spre exemplu controlere MMPT solare sunt mai eficiente in conditii mai reci de temperatura. Prin comparatie, un controler solar PWM se comporta excelent in zone cu climat moderat si cald. De asemenea, controlerele PWM reduc costurile mentinand o performanta constanta indiferent de dimensiunea sistemului si sunt in general mai ieftine decat un controler MMPT.

Luand in considerare ca un controler MMPT este mai scump si mai putin eficient in sistemele de putere mai mica de 170W, iar controlerele PWM sunt mai accesibile si mai eficiente in anumite conditii, cu o performanta constanta, acestea sunt in general recomandate pentru sistemele solare tipice instalate in locuinte sau pe proprietati private.