MPPT vs PWM: comparación de controladores de carga y guía del comprador

Un sistema de energía solar generalmente incluye un panel solar o matriz que genera electricidad, un banco de baterías que almacena la electricidad para su uso posterior y un inversor que convierte la energía de CC de las baterías en energía de CA para uso en hogares o negocios.

El controlador de carga se ubica entre los paneles solares y las baterías, monitorea y regula el flujo de electricidad y desempeña un papel en la regulación de la cantidad de electricidad que fluye entre los paneles solares y las baterías.

¿Qué es el controlador de carga solar?

Un controlador de carga solar, también conocido como regulador solar , es un dispositivo que regula la cantidad de carga que ingresa a una batería desde un sistema de paneles solares.

Esencialmente, controla el voltaje y la corriente que se alimentan a la batería para garantizar que se cargue de manera eficiente y segura .

Un controlador de carga solar es necesario por varias razones:

• Prevención de sobrecarga

  Si una batería se sobrecarga, puede causar daños a la batería e incluso provocar una situación peligrosa. Un controlador de carga solar evita esto al regular la carga que ingresa a la batería.

• Maximización de la duración de la batería

  Un controlador de carga solar también puede ayudar a maximizar la vida útil de una batería al evitar que se descargue o se sobrecargue.

• Optimización de la carga

  Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes requisitos de carga, y un controlador de carga solar puede optimizar el proceso de carga según el tipo de batería que se utilice.

En general, un controlador de carga solar es un componente esencial de cualquier sistema de energía solar que utilice baterías, ya que evita que las baterías se sobrecarguen o se descarguen, al mismo tiempo que maximiza su vida útil.

Tipos de controlador de carga solar

Los controladores de carga solar son un componente esencial de un sistema de energía solar, ya que regulan el flujo de energía desde los paneles solares hasta el banco de baterías. Hay 2 tipos de controladores de carga solar disponibles:

¿Qué es el controlador de carga solar MPPT?

MPPT, que significa Seguimiento del punto de máxima potencia , es un procedimiento para maximizar la potencia de salida del panel solar mediante el seguimiento y el ajuste continuos del punto de funcionamiento del sistema de energía solar hasta el punto en el que el panel produce la máxima potencia posible. Los cargadores alimentados por luz solar muestran resultados alterables según lo indiquen las condiciones climáticas.

Los controladores de carga MPPT pueden coordinar el voltaje del cargador alimentado por luz solar con el voltaje de la batería para aumentar la capacidad de carga . En estos marcos, se puede utilizar toda la fuerza de los cargadores alimentados por luz solar ajustando el voltaje y la corriente según la condición P = V x A.

Por ejemplo, la cantidad de corriente extraída de los tableros se redujo para garantizar el voltaje cuando el clima está nublado. Cuando el clima es brillante, se permite sacar más corriente. Al usar un controlador de carga solar MPPT, puede usar una pantalla orientada al sol de voltaje que es más alta que el marco de su batería porque su regulador de carga reducirá el voltaje para que no domine su batería.

Suponiendo que necesita una mayor efectividad y está agotado por el estrés del contraste entre la batería y el voltaje del cargador alimentado por energía solar, coloque recursos en un regulador de carga MPPT. Simplemente debe asegurarse de que el VOC de sus placas esté por debajo del voltaje superior de su controlador de carga.

¿Qué es el controlador de carga solar PMW?

PWM significa modulación de ancho de pulso . Y un controlador de carga solar PWM, aclarado como un interruptor eléctrico entre baterías, se usa para regular la carga de baterías desde paneles solares.

El controlador de carga PMW se puede encender y apagar rápidamente. Posteriormente, se puede obtener el voltaje deseado para cargar las baterías. La corriente de carga disminuirá gradualmente a medida que se carguen las baterías.

Con un controlador de carga PWM, se espera que un cargador basado en luz solar de 12 voltios cargue una batería de 12 voltios, etc. Si utilizó un controlador de carga PWM de una batería de 12 V, pero con cargadores basados ​​en luz solar de 48 V, el PWM ganó no cosechará la energía adicional entregada, solo recolectará 12V.

Comprar un regulador de carga PWM no es realmente una mala decisión a pesar de que es menos eficiente que un MPPT. El mejor regulador de carga para usted es uno de primer nivel que funcione para las circunstancias en las que realmente lo desea, que cubriremos a continuación para ayudarlo a elegir.

Principales diferencias entre MPPT y PWM

	Controlador de carga PWM	Controlador de carga MPPT
Condiciones de temperatura	Menos 20 – 25% de carga	más adecuado para condiciones más frías
Tamaño	Opera a una eficiencia de recolección relativamente constante	Menos eficiente en aplicaciones de baja potencia.
Costo	Más económico	Más caro
Voltaje de matriz	Los voltajes de la batería y la matriz fotovoltaica deben coincidir	El voltaje de la matriz fotovoltaica puede ser mayor que el voltaje de la batería
Voltaje de la batería	Funciona con el voltaje de la batería, por lo que funciona bien en temperaturas cálidas y cuando la batería está casi llena	Funciona por encima del voltaje de la batería, por lo que puede proporcionar un "impulso" en temperaturas frías y cuando la batería está baja.
Tamaño del sistema	Por lo general, se recomienda su uso en sistemas más pequeños donde los beneficios de MPPT son mínimos	≈ 150 W – 200 W o más para aprovechar los beneficios de MPPT
Fuera de la red o Grid-Tie	Debe usar módulos fotovoltaicos fuera de la red normalmente con Vmp ≈ 17 a 18 voltios por cada 12 V de voltaje nominal de la batería	Permite el uso de módulos fotovoltaicos de menor costo/conectados a la red que ayudan a reducir el costo general del sistema fotovoltaico
Método de dimensionamiento de matriz	Matriz fotovoltaica dimensionada en amperios (basado en la corriente producida cuando la matriz fotovoltaica está funcionando con el voltaje de la batería)	Matriz fotovoltaica dimensionada en vatios (basado en la corriente de carga máxima del controlador x voltaje de la batería)
Tipo de Módulo Solar	Sin soporte	Realiza un seguimiento del punto de máxima potencia (por lo tanto, MPPT) de estos módulos de conexión a la red menos costosos para cargar las baterías

¿Cuáles son las ventajas de MPPT sobre PWM?

Los controladores de carga solar MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) tienen varias ventajas sobre los controladores de carga solar PWM (modulación de ancho de pulso). Algunas de estas ventajas incluyen:

• Eficiencia incrementada

  Los controladores MPPT pueden extraer hasta un 30 % más de energía de un panel solar que los controladores PWM, lo que da como resultado que se obtenga más energía del mismo conjunto de paneles solares. Esto se debe a que los controladores MPPT pueden ajustar el voltaje y la salida de corriente para garantizar que el panel solar esté funcionando en su punto de máxima potencia .

• Flexibilidad

  Los controladores MPPT están diseñados para funcionar con una gama más amplia de voltajes de paneles solares y también pueden configurarse para funcionar con diferentes tipos de baterías . Esto permite una mayor flexibilidad en el diseño de un sistema solar que satisfaga las necesidades de energía específicas.

• Mejor carga de batería

  Los controladores MPPT pueden cargar baterías de manera más eficiente y segura que los controladores PWM. Los controladores MPPT utilizan un proceso de carga de varias etapas que evita la sobrecarga y la carga insuficiente de la batería, lo que puede prolongar la vida útil de la batería.

• Supervisión mejorada

  Los controladores MPPT a menudo vienen con capacidades de monitoreo integradas que permiten a los usuarios rastrear el rendimiento de su sistema solar en tiempo real . Esto puede ayudar a los usuarios a identificar cualquier problema con su sistema y realizar ajustes para mejorar la eficiencia y el rendimiento.

En general, los controladores de carga solar MPPT ofrecen una solución más eficiente y flexible para los sistemas de energía solar, lo que los convierte en la opción preferida de muchos usuarios.

Consideraciones para la compra del controlador de carga

Los controladores de carga son un componente esencial de cualquier sistema de energía solar, ya que regulan el flujo de electricidad de los paneles solares a las baterías, protegiéndolas de sobrecargas y asegurando un rendimiento óptimo. Al comprar un controlador de carga, hay varias consideraciones a tener en cuenta:

• Eficiencia

  Los controladores MPPT son generalmente más eficientes que los controladores PWM. Los controladores MPPT pueden rastrear el punto de máxima potencia del panel solar, lo que les permite extraer más energía del panel solar. Los controladores PWM, por otro lado, simplemente regulan el voltaje del panel solar para evitar la sobrecarga.

• Costo

  MPPT es más costoso que PWM (modulación de ancho de pulso) porque utiliza una electrónica y algoritmos más complejos para rastrear continuamente la salida de energía máxima de los paneles solares, lo que lo ayuda a maximizar la producción de energía de su sistema de energía solar.

• Voltaje del panel

  El voltaje fotovoltaico no debe alcanzar el voltaje superior del controlador de carga solar. Los controladores MPPT son más adecuados para sistemas con voltajes de panel más altos. Si sus paneles solares tienen una salida de voltaje más alta, un controlador MPPT podrá aprovechar esto y convertirlo en energía utilizable.

• Corriente de carga

  La corriente de carga del controlador de carga debe ser suficiente para cargar las baterías de su sistema de manera efectiva. Debe elegir un controlador de carga que pueda manejar la corriente máxima producida por sus paneles solares.

• Tipo de Batería

  Diferentes baterías requieren diferentes métodos de carga , por lo que es importante elegir un controlador de carga que sea compatible con el tipo de batería que está utilizando. Algunos controladores MPPT están diseñados específicamente para ciertos tipos de baterías, como las de plomo-ácido o de iones de litio. Asegúrese de elegir un controlador que sea compatible con su tipo de batería.

• Sombreado de paneles

  Los controladores MPPT son mejores para manejar el sombreado y el sombreado parcial de los paneles solares. Si vive en un lugar donde no hay suficiente luz solar o sus paneles están parcialmente sombreados , un controlador MPPT podrá ajustar el voltaje y la corriente para optimizar la producción de energía.

• Tamaño del sistema

  Si tiene un sistema de energía solar pequeño, un controlador PWM puede ser suficiente. Sin embargo, si tiene un sistema más grande , un controlador MPPT podrá maximizar la producción de energía y brindar un mejor rendimiento general.

En última instancia, la elección entre un controlador PWM y MPPT depende de su sistema de energía solar específico y de sus necesidades energéticas. Tenga en cuenta los factores anteriores al tomar su decisión.

¿Cuál es el voltaje superior del controlador de carga solar?

El voltaje superior de un controlador de carga, según el modelo específico y sus especificaciones , es el voltaje máximo en el que el controlador dejará de cargar una batería para evitar sobrecargas y daños, por lo general, se establece ligeramente por encima del voltaje máximo de la batería.

Si usa un controlador de carga PMW , es posible que deba conectar los paneles solares en paralelo porque los PWM tienen límites bajos de voltaje fotovoltaico. Estos límites, a menudo alrededor de 25 V o 50 V, solo son suficientes para uno o dos paneles solares de 12 V conectados en serie.

Por otro lado, los controladores de carga MPPT permiten el cableado de más paneles en serie . Muchos MPPT tienen un voltaje superior de 100 voltios, lo que significa que puede conectar hasta 4 paneles solares populares de 12 100 W en serie sin exceder el límite, pero reduce la corriente y ahorra dinero en equipos y costos de cableado al mismo tiempo.

Nota:

Sin embargo, vale la pena señalar que el cableado en serie no siempre es la mejor opción . Por ejemplo, cuando los paneles solares pasan mucho tiempo en condiciones de luz mixta , el cableado en paralelo puede ser más ventajoso. Si desea obtener más información sobre el cableado en serie y en paralelo para paneles solares, consulte mi guía sobre cómo cablear paneles solares en ambas configuraciones.

El uso de un controlador de carga PWM (modulación de ancho de pulso) para paneles solares puede resultar en el cableado de los paneles en paralelo, lo que aumenta el calibre del cable y los costos de cableado debido a que los cables son más largos. Por otro lado, los controladores de carga MPPT (Maximum Power Point Tracking) pueden cablear más paneles solares en serie, manteniendo baja la corriente fotovoltaica y permitiendo el uso de un calibre de cable más pequeño, lo que resulta en costos de cableado más bajos .

MPPT VS PWM - ¿Qué controlador de carga solar es mejor para mí?

El regulador MPPT es ideal:

• Para marcos más grandes donde el 20%* adicional o más de recolección de energía es ventajoso

• Cuando el voltaje de la pantalla orientada al sol es mucho más alto que el voltaje de la batería, por ejemplo, utilizando tableros domésticos, para cargar baterías de 12V

El PWM es una opción de gasto mínimo decente:

• Para marcos más modestos

• Donde la eficacia del marco no es básica, por ejemplo, carga de flujo.

• Para cargadores alimentados por energía solar con un voltaje de alimentación más extremo (Vmp) de hasta 18 V para cargar una batería de 12 V (36 V para una batería de 24 V, etc.)

* Un regulador MPPT producirá rendimientos más significativos en contraste y un regulador PWM a medida que aumenta el voltaje de la placa. Por ejemplo, una placa eArche de 160 W que utiliza 36 celdas monocristalinas estándar con un amplificador de potencia máximo de 8,4 A proporcionará alrededor de 8,6 A a 12 V; mientras que la placa de 180 W que tiene 4 celdas adicionales dará un amperaje similar, sin embargo, 4 celdas adicionales aumentan el voltaje de la placa en 2 V. Un regulador PWM no obtendrá energía adicional, sin embargo, un regulador MPPT obtendrá un 11,1 % adicional (4/36) de la placa de 180 W.

Para una regla similar, todas las placas que utilizan celdas SunPower con más de 32 celdas requieren un regulador de carga MPPT; de lo contrario, un regulador PWM obtendrá la misma energía de las placas de 36, 40, 44 celdas que de una placa de 32 celdas.