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ACC Eficiencia Energética
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Sistema Fotovoltaico Aislado: regulador PWM versus MPPT
Fecha: 22-01-2018 - 00h00   Modif.: 22-01-2018 - 18h01




En un sistema Fotovoltaico autónomo los panelessolares fotovoltaicos cargan las baterías solares que conectadas en serie formarán un banco de baterías de 12,24,36 o 48V. Para evitar el deterioro innecesario de la batería, se debe colocar un dispositivo electrónico llamado regulador de carga entre las baterías y los paneles fotovoltaicos.

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Publicado por: ACC Eficiencia Energética
Fuentes y autores: ACC Eficiencia Energética

En un sistema Fotovoltaico autónomo los paneles solares fotovoltaicas cargan las baterías solares que conectadas en serie formarán un banco de baterías de 12,24,36 o 48V. Para evitar el deterioro innecesario de la batería, se debe colocar un dispositivo electrónico llamado regulador de carga entre las baterías  y los paneles fotovoltaicos.

En el mercado existen reguladores de tipo PWM y MPPT ¿en qué se diferencian? ¿cuál elegir?


FUNCION DEL REGULADOR DE CARGA

El regulador de carga tiene dos funciones principales: cargar correctamente la batería con la energía aprovechada o captada por los paneles solares fotovoltaicos, y proteger la misma contra sobrecargas.

Mientras las baterías se están cargando, la tensión (voltaje) de los paneles se acopla a través del regulador a la tensión de la batería. Esta tensión va aumentando a medida que las baterías se van cargando.  En una instalación que funciona a 12 V por ejemplo, cuando el voltaje de la batería alcanza un valor de unos 13,5 V o 14 V, podemos decir que la batería está cargada. En el instante en que el regulador detecta que la batería está cargada, éste desconecta el circuito de los paneles solares fotovoltaicos de la batería, para proteger a la misma contra la sobrecarga mencionada. Además, el dispositivo nos indica a través de una señal luminosa (led color verde) que la batería está cargada, o bien se podrá leer en un display dependiendo del modelo y fabricante, hoy en día la mayoría de fabricantes incorporan ambas lecturas (led y display).

A medida que el usuario va consumiendo energía, la batería se irá descargando, y entonces el regulador actuará en sentido inverso, es decir dejará pasar la corriente de los paneles solares fotovoltaicos de nuevo hacia las baterías. La carga de la batería por parte de los paneles solares será tanto más rápida cuanto más intensidad de irradiación solar exista, en condiciones normales de funcionamiento.
 
¿QUÉ REGULADOR ELEGIR: PWM O MPPT?

Empecemos por decir que un regulador MPPT es un paso evolutivo en la tecnología del regulador PWM.
Como hemos indicado antes, el regulador protege a la batería contra sobrecarga, cuando detecta que la tensión (voltaje) en la misma es de 14V, pero si el panel está produciendo por ejemplo 17 V, lo que es muy normal en un panel de 12V en condiciones de baja temperatura y alto nivel de irradiancia, entonces, esa diferencia de voltios (17V de panel - 14V de batería) se puede desperdiciar o no aprovechar correctamente.
Eso es lo que sucede en el caso del regulador PWM al desconectar el circuito batería por protección contra sobrecarga, y se pierde parte de la potencia que está suministrando el panel en ése momento [Potencia  (W) = Intensidad (A) x Voltaje (V) ].

¿cómo evitamos esa pérdida de potencia? o dicho de otro modo ¿cómo podemos aprovechar toda la potencia instantánea del panel?
 
La respuesta está en la utilización de un regulador de carga de tipo MPPT. Este tipo de regulador utiliza el 100% de la energía suministrada por los paneles solares, dado que su tecnología permite controlar de manera permanente la tensión de la batería, de tal forma que siempre está trabajando en el punto de máxima potencia del panel solar fotovoltaico, y por tanto proporcionando la intensidad máxima que en cada momento el panel suministra. Podemos verlo con un ejemplo sencillo:
Si tenemos un panel fotovoltaico de 12V (100W de potencia), con las siguientes características eléctricas:
       Tensión a circuito abierto: 22V
       Intensidad de cortocircuito: 6,2 A
       Tensión a máxima de potencia: 18V
       Intensidad a máxima potencia; 5,55 A
En condiciones óptimas de funcionamiento proporciona 100W , es decir (18Voltios X 5,5).
Pero en condiciones reales, la batería estará cargada a 14V y en ése instante se desconectará el circuito por protección contra sobrecarga, de modo que los 18V de panel solar no se aprovechan íntegramente. Esos 4V de diferencia de voltaje, el Regulador MPPT la utiliza a modo de corriente de carga de las baterías (amperios de carga), sacando así la máxima potencia instantánea del panel.
Mediante el regulador MPPT se puede aprovechar diariamente en torno a un 30% más de energía producida por el panel solar.
  
 
COSTE Y EFICIENCIA

Se debe tener en cuenta que el coste económico de un regulador MPPT puede ser muy superior al de un modelo PWM (similar en intensidad máxima admisible), pero no debemos analizar sólo el precio, sino también las prestaciones, porque un regulador MPPT no sólo ofrece una mayor eficiencia y rendimiento (mayor energía aprovechada del panel solar), sino que permite configuraciones de conexión que facilitan mucho el montaje al permitir un mayor voltaje de entrada desde los paneles solares, es decir, permite conectar mayor cantidad de paneles en serie, y trabajar a mayor voltaje en baterías, lo cual ofrece un mejor rendimiento del sistema fotovoltaico.

 
Si bien es cierto que si el sistema fotovoltaico es muy sencillo a 12V, bastará con un regulador de tipo PWM, dado que el sobrecoste del regulador MPPT no compensará la mayor producción de energía.

 

CONSEJOS DE INSTALACIÓN

Durante el montaje de este equipo se tendrán en cuenta los siguientes condicionantes:
 

 
* Los equipos de regulación se situarán lo más próximos posible a los acumuladores (BATERÍAS). La sonda de temperatura que lleva incorporada el regulador se mantendrá alejada de fuente s de calor.

 
* No colocar el regulador en la vertical del banco de baterías.

 
* En la instalación eléctrica se incluirá un interruptor automático magnetotérmico o un fusible a la salida de la batería.

 
* En el caso de integrar el equipo dentro de un cuadro de control, hay que prever que éste tenga ranuras de ventilación y suficiente superficie de disipación.

 
Conexión del Regulador de Carga:

 
Después de conectar el regulador a la batería, se puede proceder a conectar los módulos fotovoltaicos al regulador.

Nunca dejar el regulador conectado sólo a los paneles solares fotovoltaicos, ya que la tensión en vacío de los paneles podría dañar la electrónica del regulador.
 



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