¿Que son los controladores de carga solar?
Un controlador de carga solar o un regulador de carga solar es un equipo que se encarga de regular tanto el voltaje como la corriente que entra o que salen de las baterías. El controlador de carga solar regula las sobrecargas y sobretensiones que ocurren cuando la energía que producen los paneles solares supera la cargabilidad de las baterías. El regulador de carga solar también nos ayuda a evitar que las baterías lleguen a descargarse completamente, esto evita que la vida útil de la batería sea más corta, al igual que también este controlador solar evita que la energía de las baterías se regrese hacia los paneles durante la noche.
¿Qué tipo de controladores de carga solar existen?.
Existen tres tipos de controladores de carga solar:
Controlador de carga simple de 1 o 2 etapas:
Este tipo de controlador como su nombre lo indica tienen una o dos configuraciones de corte y, de entrada. El controlador permite que la batería se carga totalmente hasta que llega a un cierto voltaje.Controlador PWM - ancho de pulso modulado. ( por sus siglas en ingles: Pulse width modulation):
Los controladores de carga solar PWM son el tipo más común de controladores de carga disponible para los usuarios de energía solar. Son más simples que los controladores solares MPPT y, por lo tanto, generalmente menos costosos. El controlador de carga solar PWM funcionan reduciendo lentamente la cantidad de energía que ingresa a la batería a medida que se acerca al límite de su capacidad. Cuando la batería está llena, el regulador solar PWM mantienen un estado que permite fluir una cantidad minima de energía para mantenerla llena.
Este tipo de regulador de carga solar es una de las primeras tecnologías para sistemas solares que salieron al mercado. El controlador PWM está compuesto de un sistema que solo permite que la energía tanto de los paneles como de las baterías sean las mismas, esto significa que el voltaje de entrada y de salida siempre va a ser el mismo.
En los sistemas de paneles solares más grandes diseñados para alimentar toda su casa, el voltaje del panel y de la batería no suelen variar. Como resultado, el controlador de carga solar PWM es el más adecuado para pequeños sistemas solares de bricolaje con un par de paneles de bajo voltaje y una batería pequeña.
Controlador MPPT -Seguimiento del punto a maxima potencia. ( Por sus siglas en ingles: Maxium power point tracking):
El controlador de carga solar MPPT es uno de los controladores de carga más cara y compleja. Proporcionan la misma protección similar a un interruptor que un controlador PWM y reducen el flujo de energía a la batería de su hogar a medida que se acerca a su capacidad.
A diferencia del regulador de carga solar PWM, el controlador de carga MPPT puede llegar a trabajar voltajes no coincidentes de paneles y baterías. Este regulador de carga solar MPPT ajusta su entrada para traer la máxima potencia posible de su matriz solar, y también pueden variar su potencia de salida para que coincida con la batería adjunta. Esto significa que los controladores de carga MPPT son más eficientes que los controladores PWM y utilizan de manera más eficaz toda la potencia de sus paneles solares para cargar un sistema de batería doméstico.
El regulador de carga solar MPPT a diferencia del controlador PWM cuenta con un convertidor de tensión, logrando trabajar el equipo a diferente tipo de potencias. Esta clase de controlador regula la tensión y la corriente de tal modo que son diferentes tanto en la entrada como en la salida, permitiendo que haya un aumento de producción hasta de un 30% más que el controlador de carga solar PWM. noche.
¿Como funciona un regulador de carga solar?
Cuando los paneles solares están produciendo el máximo de energía a medio día, su voltaje de producido es más alto que el de las baterías, por ende, el controlador de carga solar hace que este exceso de energía vaya dirigida a las baterías para ser almacenadas. Pero durante la noche las baterías tienen un voltaje superior al de los paneles, esto hace que la energía intente fluir hacia los paneles, por lo que el controlador de carga solar interviene para mantener la energía en su lugar y que no logre fluir hacia los paneles.
El controlador de carga solar esencialmente regula el voltaje del dispositivo y abre el circuito, deteniendo la carga, cuando el voltaje de la batería asciende a un cierto nivel. Algunos controladores de carga solar utilizan un relé mecánico para abrir o cerrar el circuito, deteniendo o permitiendo que la energía se dirija a los dispositivos de almacenamiento eléctrico.
Por lo general, los sistemas de energía solar utilizan baterías de 12V. Los paneles solares pueden transmitir mucho más voltaje del que se necesita para cargar la batería. El voltaje de carga podría mantenerse en el mejor nivel mientras se reduce el tiempo necesario para cargar completamente los dispositivos de almacenamiento eléctrico. Esto permite que los sistemas solares funcionen de manera óptima constantemente. Al inducir un voltaje más alto en los cables desde los paneles solares hasta el controlador de carga MPPT, la disipación de energía en los cables se reduce fundamentalmente.
Los controladores de carga solar MPPT también pueden controlar el flujo de energía inverso. Estos regulares solares pueden distinguir cuando no se origina energía de los paneles solares y abren el circuito que separa los paneles solares de los dispositivos de batería y detiene el flujo de corriente inversa.
¿Como seleccionar un regulador de carga MPPT?
Es importante elegir el regulador de carga solar adecuado en términos de tamaño y características. Para los sistemas remotos, la confiabilidad y el rendimiento son atributos para considerar. Un controlador de carga solar de menor costo a menudo no será el más confiable y es posible que no cumpla con los requisitos de mínimos de carga. Un bajo rendimiento o confiabilidad puede terminar costando muchas veces más que el costo del controlador de carga solar en términos de reemplazo del banco de baterías, visitas al sitio de instalación y pérdida de tiempo de operación.
El regulador de carga solar debe estar diseñado para soportar golpes fuertes, ya que tienen que soportar mucho calor y deben de gestionarlo adecuadamente. Los reguladores solares de menor tamaño tienen la ventaja de no tener ventilador: eliminan el calor mediante un simple enfriamiento pasivo. Al eliminar el ventilador consiguen tres ventajas:
Mayor confiabilidad: los ventiladores tienen partes móviles, generalmente el único componente con partes móviles en un controlador de carga solar. Elimina el ventilador y eliminas uno de los puntos de falla más comunes.
Mayor vida util: los ventiladores atraen suciedad, polvo e incluso insectos, que pueden obstruir el interior del controlador solar y acortar su vida útil.
Mayor eficiencia: los ventiladores requieren electricidad para funcionar, y esa electricidad proviene de la electricidad solar que fluye desde los paneles. Los ventiladores son una "carga parásita" en el sistema, que desvían y consumen energía que podría usarse en otros lugares.
Algunos controladores de carga solar MPPT de mayor tamaño usan enfriamiento pasivo sin ventiladores, incorporando un diseño y software térmicos muy avanzados. Se prefieren en instalaciones remotas donde el mantenimiento es poco frecuente y los reemplazos son difíciles.
Un controlador de carga solar más pequeño a menudo solo tendrá algunas configuraciones de carga preestablecidas. Si los requisitos de carga de la batería no se cumplen lo suficiente con estos ajustes preestablecidos, se puede seleccionar un controlador solar con más opciones de configuración. Las configuraciones personalizadas pueden ser simples ajustes a los puntos de ajuste de voltaje, aplicaciones o entornos particulares. Por ejemplo, un sistema que no cicla mucho se puede configurar con un tiempo de absorción diario reducido, que es la cantidad de tiempo antes de que la batería se ponga a flotar.
Algunos reguladores solares MPPT también tienen opciones de configuración personalizadas para el control de encendido / apagado diario de la iluminación. Este tipo de regulador ajusta automáticamente el control de encendido / apagado de la iluminación independientemente de la época del año, por lo que las luces se encenderán cuando oscurezca por la noche y / o por la mañana antes de que amanezca.
¿Qué características tiene los controladores de carga solar?
Cuando el banco de baterías está casi lleno, el controlador reducirá la corriente de carga para mantener el voltaje requerido para cargar completamente la batería y mantenerla llena. Al poder regular el voltaje, el regulador de carga solar protege la batería. Las baterías pueden ser el equipo más caro de un sistema solar, y un controlador de carga solar las protege tanto de la sobrecarga como de la subcarga.
Hacer funcionar las baterías en un "estado de carga parcial" puede acortar su vida enormemente. Los períodos prolongados con un estado de carga parcial harán que las placas de una batería de plomo-ácido se sulfaten y reduzcan en gran medida la vida útil, y la química de las baterías de litio son igualmente vulnerables a la carga insuficiente crónica. De hecho, agotar las baterías a cero puede acabarlas rápidamente. Por lo tanto, el regulador para las cargas eléctricas de CC conectadas es muy importante. La conmutación de desconexión de bajo voltaje (LVD) incluida con un controlador de carga protege las baterías de una descarga excesiva.
Normalmente, los controladores solares de carga más pequeños incluyen un circuito de control de carga. En controladores de carga solar más grandes, también se pueden usar interruptores y relés de control de carga separados para el control de cargas de CC de hasta 45 o 60 amperios. Junto con un regulador solar, también se usa comúnmente un controlador de relé para encender y apagar relés para el control de carga. El controlador de relé incluye cuatro canales separados para priorizar las cargas más críticas para permanecer más tiempo que las cargas menos críticas. También es útil para el control de arranque automático del generador y las notificaciones de alarma. Los controladores solares MPPT más avanzados también pueden monitorear la temperatura y ajustar la carga de la batería para una optimización en consecuencia. Esto se conoce como compensación de temperatura, que se carga a un voltaje más alto en temperaturas frías y a un voltaje más bajo cuando está caliente.
Por estas y otras razones, se puede pensar en el controlador de carga solar como el corazón y el cerebro del sistema. Garantiza la salud a largo plazo de la batería en todo tipo de condiciones de funcionamiento, además de proporcionar funciones críticas de control de carga y supervisión del sistema.
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