PWM vs MPPT. Ce controler solar alegi?

Controlerul solar este o piesă indispensabilă pentru orice sistem off-grid, având rolul de a asigura fluxul optim de curent dintre panouri și bancul de baterii pentru a evita orice supraalimentare sau supraîncălzire a acumulatorilor, ori descărcarea completă a acestora. Panourile solare sunt create pentru a funcționa pe anumit voltaj, fie 12V, 24V, 36V sau 48V (în funcție de conectarea lor), similar cu tensiunea pe care o poate primi o baterie. Sunt totuși des întâlnite situațiile în care tensiunea modulelor solare depășește această limită. În aceste cazuri, lipsa unui controler solar poate duce la supraîncărcarea bateriilor, avarierea instalației solare și chiar pierderea unei cantități semnificative de energie.

Până aici lucrurile par destul de simple. Ai înțeles că nu poți avea un sistem de panouri fotovoltaice fără un controler atașat. Provocarea apare atunci când trebuie să alegi produsul potrivit. Ce să fie oare, PWM sau MPPT? Deși ambele dispozitive dau dovadă de eficiență în menținerea unei durate lungi de viață a bateriilor, selectarea unui controler nepotrivit poate duce la o pierdere de până la 30%-50% a energie produse, iar scopul pentru care ai investit atât în aceste panouri este tocmai de a beneficia de maximul de curent electric pe care îl poți obține cu ajutorul energie solare.

Mai mulți factori vor avea o influență asupra alegerii pe care urmează să o faci. Astfel, trebuie să oferi atenție unor informații fundamentale precum: numărul panourilor și puterea lor, necesarul de energie pentru consum și, nu în ultimul rând, tipul și mărimea bateriilor. Cu ajutorul lor vei știi care încărcător solar este potrivit pentru instalația ta solară. 

În cele ce urmează îți vom prezenta câteva detalii despre cele două modele pentru a te ajuta să ai parte o perspectivă mai bună.

PWM - Pulse Width Modulation

Cunoscut în termen larg drept Controler de Modulare a Impulsurilor, reglează fluxul de energie care se transmite către baterii și reduce gradual curentul pe măsură ce acumulatorii ajung la încărcarea completă. În momentul în care bateriile se află aproape de punctul maxim de încărcare, controlerul PWM se prezintă asemenea unui comutator on-off. El conectează și deconectează bancul de baterii de la panouri pentru a menține acumulatorii într-o stare constantă de încărcare.

PWM este unul dintre primele controlere solare apărute pe piață, fapt ce explică și costul scăzut al acestuia, în comparație cu un MPPT. Fiind utilizat de ani de zile în aplicațiile solare, tehnologia simplă de la baza sa a fost constant testată în timp, astfel că în prezent este considerat un dispozitiv ușor de înțeles și de folosit. “Calitatea” de a fi deja veteran pe piață vine totuși cu un dezavantaj, deoarece procesele de creare a controlerelor au avansat de la lansarea sa. Astfel, acest tip de încărcător impune ca voltajul panourilor să fie același cu cel al bateriilor, motiv pentru care este cel mai des recomandat pentru utilizarea alături de aplicații solare de dimensiuni reduse, potrivite pentru o rulotă sau gospodării mici.

MPPT - Maximum Power Point Tracking

MPPT reprezintă un acronim pentru “Urmărirea Punctului de Putere Maximă” și este o tehnologie sofisticată, automat mai costisitoare în comparație cu regulatoarele PWM. Considerat drept un convertor DC-DC electronic, acesta menține sub control și reglează energia care se transferă de la panouri către baterii, oferind o eficiență de conversie maximă de 97-98%.

Dacă în cazul unui PWM este necesar ca panourile și acumulatorii să întrunească același voltaj, MPPT-ul poate funcționa perfect în sisteme unde modulele solare au o tensiune de ieșire mai mare față de cea a bateriilor. Așa cum indică și denumirea sa, controlerul urmărește punctul maxim de alimentare al panourilor și reglează apoi tensiunea de intrare a sistemului pentru a oferi bateriilor voltajul necesar. În acest fel se realizează o alimentare optimă, fiind evitate eventuale supraîncărcări care pot genera deteriorarea întregii instalații solare.

Cum funcționează mai exact un MPPT? Rolul său începe odată cu verificarea tensiunii de ieșire a panourilor și compararea acesteia cu voltajul bateriilor. Mai apoi, stabilește care este punctul de putere maximă cu care panourile pot alimenta acumulatorii, reușind să le ofere acestora între 20% și 40% mai multă putere în timpul iernii și între 10% și 15% în sezonul cald.

Datorită flexibilității, încărcătoarele MPPT nu limitează creșterea în timp a instalației solare. Tocmai pentru că dispune de abilitatea de a controla diferența de voltaj dintre panouri și baterii, eficiența modulelor solare ar putea fi afectată, neputând fi folosite la capacitatea lor maximă.  

După o analiză completă a controlerelor de încărcare disponibile pe piață și luând în calcul toți factorii care îți pot influența decizia, vei știi care este cea mai bună alegere pentru sistemul tău de panouri. Desigur, dacă deții o aplicație de mici dimensiuni, iar eficiența nu este un criteriu de maximă importanță, un controler PWM își va face treaba suficient de bine. În schimb, în cazul în care ai nevoie de o performanță mai crescută și de o producție adițională de energie, va trebui să iei în considerare un încărcător de tip MPPT.

Încheiem acest articol cu o schemă de calcule cu ajutorul căreia poți afla ce mărime trebuie să aibă controlerul pentru a performa corect cu întreaga instalație.

PWM

În cazul său lucrurile sunt destul de simple. Panoul trebuie să aibă același voltaj cu cel al bateriei. Astfel, dacă ai un panou de 12V, bateria trebuie să aibă și ea 12V, iar regula se aplică la fel și pentru sistemele cu un voltaj mai mare.

Dar asta nu este tot. Pentru a stabili în final mărimea controlerului trebuie să ții cont de faptul că aceasta este evaluată în funcție de curentul maxim pe care îl poate lua de la un panou solar. Cu toate acestea, din cauza unor factori precum condițiile de lumină, care pot modifica nivelul de curent, va trebui să mai adaugi cu 25% mai mult curent la modul peste cel obișnuit. Pentru a stabili curentul panoului folosește în calcul indicele Isc indicat pe foaia de specificații a acestuia. 

Să luăm exemplul unui panou de 150W cu 12V și care are un Isc de 8,86A. Calculul se va efectua astfel:

8,86A × 1,25 = 11A. Vom rotunji întotdeauna rezultatul obținut pentru a afla mărimea corectă a controlerului. Astfel alegerea va consta într-un regulator de încărcare PWM de 12A (15A sau 20A, în funcție de produsul disponibil pe piață) și 12V.

MPPT

Pentru a stabilit mărimea controlerului poți împărți numărul total de wați ai panourilor la voltajul bancului de acumulatori (Wați ÷ Volți = Amperi). În acest fel vei afla care este tensiunea de ieșire a regulatorului. 

Să luăm ca exemplu 3 panouri solare cu o putere de 300W și un banc de baterii de 12V. Folosind ecuația de mai sus, calculăm 300 ÷ 12 = 25A. Rezultă astfel că încărcătorul trebuie să aibă o capacitate de cel puțin 30A.

Dacă preferi o variantă mai simplă, în locul acestui calcul, poți verifica întotdeauna fișa produsului. În cuprinsul acesteia vei regăsi specificată puterea maximă, pe lângă voltajul și amperajul de care am vorbit în rândurile de mai sus. Această informație, de care trebuie să ții cont mereu, te va ajuta să afli rapid puterea la care poți conecta controlerul MPPT, astfel încât alegerea ta să fie cea potrivită.

Ți se pare o provocare să stabilești care este cel mai bun controler solar? Nu ezita să ne contactezi. Echipa noastră este pregătită să te ajute cu informațiile utile și produsul ideal pentru nevoile tale.