¿Qué es el controlador de carga solar? ¿Necesitas uno?

¿Qué es el controlador de carga solar?. Uno de los componentes fundamentales de un sistema fotovoltaico con almacenamiento es el controlador de carga . Hablamos de sistemas que producen electricidad a partir del sol y la “almacenan” en baterías. Estos sistemas también pueden ser utilizados “off grid” o no conectados a la red eléctrica pero […]
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¿Qué es el controlador de carga solar?. Uno de los componentes fundamentales de un sistema fotovoltaico con almacenamiento es el controlador de carga . Hablamos de sistemas que producen electricidad a partir del sol y la “almacenan” en baterías. Estos sistemas también pueden ser utilizados “off grid” o no conectados a la red eléctrica pero autónomos en su funcionamiento. Así que nos referimos a pequeños sistemas para suministrar electricidad a barcos , campers, cabañas o apartamentos completos. En este último caso, ya no podemos depender de una empresa para el suministro de energía.

¿Qué es el controlador de carga?

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El controlador de carga es una herramienta que permite cambiar el rango de corriente y voltaje aplicado a un dispositivo eléctrico o electrónico específico . Se utiliza porque, contrariamente a lo que se pueda pensar, muchas máquinas no necesitan un suministro constante de corriente, sino un flujo regulado según el nivel de carga y la potencia .

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De hecho, si no usáramos controladores de carga, los tiempos de vida de algunas baterías que se usan para el funcionamiento de paneles fotovoltaicos por ejemplo, tendrían una vida mucho más corta.

Los controladores de carga, aunque sean invisibles y miniaturizados, también están presentes en todos nuestros dispositivos portátiles, como smartphones, portátiles, tablets e incluso en las farolas solares LED .

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El procedimiento llevado a cabo por el regulador se puede dividir en tres fases:

  • En el primero envía toda la corriente posible a la batería, hasta el momento en que alcanza un determinado nivel de tensión
  • En la segunda fase, la corriente se reduce mientras el voltaje aún permanece constante; esta fase se define como «absorción»
  • Al final está lo que se llama «periodo de espera»: se baja el voltaje y la corriente y se envía a las máquinas en una pequeña cantidad, después de lo cual el regulador cortará el flujo de corriente una vez que se complete el ciclo, para evitar sobrecargas.

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Es decir, por tanto, el controlador de carga actúa como un auténtico estabilizador de la energía almacenada que se gestiona de forma óptima, todo ello para que toda la vida útil de un aparato eléctrico sea eficiente y funcional.

Su uso en fotovoltaica

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El controlador de carga es muy utilizado en el sector fotovoltaico.

El controlador debe estar conectado a las baterías del sistema fotovoltaico , entre la batería y el módulo fotovoltaico, y casi todos los modelos en el mercado actual están equipados con un LED de control para indicar el funcionamiento del dispositivo, generalmente en realidad un la luz amarilla indica la carga en curso, mientras que la verde indica la carga completa de la batería del panel.

El único caso en el que el controlador de carga no se considera útil a efectos de mantenimiento de las baterías y del sistema en general es cuando el panel fotovoltaico es capaz de producir menos del 2% de la capacidad de la batería.

El voltaje de suministro para un paquete de baterías de 12V es de aproximadamente 16V. Esto te permite cargar las de plomo ácido a 14,40 V (6 x 2,40 V/celda) y las de ion litio, Li-ion a 12,60 (3 x 4,20 V/celda). Tenen cuenta que 2,40 V/celda para ácido de plomo y 4,20 V/celda para iones de litio son los umbrales de voltaje de carga completa.

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Los controladores de carga también están disponibles para baterías de iones de litio para cargar paquetes de 10,8 V (3 celdas en serie). Al comprar un controlador de carga, debes observar los requisitos de voltaje. La familia estándar de iones de litio tiene un voltaje nominal de 3,6 V/celda; el fosfato de hierro y litio es de 3,20 V/celda. Conecta solo las baterías correctas para las que se diseñó el controlador de carga. No conectes una batería de plomo ácido a un controlador de carga diseñado para Li-ion y viceversa. Esto podría comprometer la seguridad y la longevidad de las baterías, ya que los algoritmos de carga y los ajustes de voltaje son diferentes.

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Los paneles solares fotovoltaicos normalmente se conectan en serie , cada módulo proporciona alrededor de 20 V en un día soleado. El controlador lee el voltaje general de la cadena, pero si un panel está sombreado, el MPPT pierde su efectividad. Los sistemas avanzados procesan cada panel o grupo de cadenas individualmente. Esto permite el seguimiento de voltaje de paneles sombreados de hasta 5V.

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Quizás te estés preguntando, “ ¿Por qué no puedo simplemente conectar un panel fotovoltaico de 12V directamente a mi computadora portátil o teléfono celular? Esto debería funcionar en principio, pero no se recomienda. El controlador de carga convierte el voltaje de CC entrante del panel solar al rango de voltaje correcto. A plena luz del sol, el voltaje de un panel solar de 12 V puede llegar a 40 V y esto podría dañar el dispositivo. Todavía necesitaría un INVERSOR, que es un dispositivo que transforma la corriente de directa a alterna.

Cómo elegirlo y dimensionarlo de la manera correcta

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En general, identificar el controlador de carga adecuado para tus necesidades no es una operación compleja, pero si no se lleva a cabo con cuidado, podría conducir a una elección incorrecta que puede comprometer el funcionamiento de todo el sistema fotovoltaico a largo plazo.

Hay tres características principales que deben tenerse en cuenta al calcular el tamaño del regulador.

  • La primera es la corriente nominal de carga, esta cantidad depende de la potencia máxima que es absorbida por los usuarios eléctricos (aparatos conectados directamente a la corriente, que no son alimentados por batería).
  • En segundo lugar, está la corriente solar nominal , que es la que da el panel fotovoltaico. (La corriente nominal solar total es la suma de las corrientes de todos los paneles en un sistema).
  • Por último, está la tensión del sistema, que se puede identificar con la potencia de 12, 24 o 48 V.

Para elegir el regulador perfecto, por tanto, hay dos criterios fundamentales: cada una de las corrientes nominales (solar y de carga) debe ser menor que la cantidad de corriente nominal del controlador de carga, mientras que la tensión del sistema debe coincidir entre todas las partes, es decir, debe ser la misma para paneles, baterías y regulador (si elige un regulador de 24 V, será porque esta es la tensión de los demás elementos también).

Precios

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El costo de un controlador de carga está relacionado principalmente con el tipo de circuito electrónico y la carga que es capaz de soportar. Entonces, la corriente máxima de entrada y salida, la potencia máxima del panel fotovoltaico de entrada.

Un controlador de carga económico produce un voltaje de salida solo cuando hay suficiente energía solar disponible . Con una insolación decreciente, el controlador de carga simplemente se apaga y se reanuda cuando se restablecen los niveles de luz suficientes. La mayoría de estos dispositivos no pueden utilizar la energía marginal presente al amanecer y al atardecer, lo que limita su uso a aplicaciones con condiciones de iluminación ideales.

Los controladores de carga más costosos rastrean la energía midiendo el voltaje y ajustando la corriente para lograr la máxima transferencia de energía en las condiciones de luz predominantes. Esto es posible gracias al seguimiento del punto de máxima potencia ( MPPT o Maximum Power Point Tracker ) . Es un sistema que permite que uno o más paneles entreguen la máxima potencia sin importar la carga

Cabe señalar que no todos los circuitos MPPT funcionan igual de bien. Algunos son gruesos y no responden de inmediato a los cambios de luz, lo que hace que la salida disminuya o se apague si cae una sombra sobre el panel. Otros sistemas caen demasiado pronto y no aprovechan al máximo las condiciones de poca luz.

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