Controladores de Carga Solar

Controlador de carga

Qué es un controlador de carga

Si queremos controlar el voltaje y la corriente de una instalación solar con baterías, debemos utilizar los controladores o reguladores de carga. Los controladores tiene la función de controlar los procesos de carga y descargas de las baterías, para que siempre se encuentren entre los parámetros correctos.

Los controladores limitan la velocidad a la que se inyecta o extrae en los acumuladores, evitan las sobrecargas y las protegen de la sobretensión. Estas sobrecargas limitan la vida útil de las baterías y suponen un riesgo en la seguridad de las mismas de cara al consumidor.

El controlador de carga dirige y controla la potencia de los paneles fotovoltaicos hacia las baterías. Encontramos dos tipos de controladores de carga: los controladores de carga PWM y los controladores de carga MPPT.

Características de los controladores de carga

El controlador de carga se puede encontrar en un dispositivo separado, tal como una unidad electrónica en un generador o bien en un microcircuito para ser integrado en una batería o cargador.

Los paneles están diseñados de forma para que siempre tengan las condiciones idóneas para cargar la batería. Siempre darán una tensión más elevada que la de final de carga de las baterías sea cual sea las condiciones, incluso si la temperatura de las celdas del acumulador es elevada y consecuentemente haya una disminución del voltaje generado.

Funciones del controlador de carga

Las principales funciones son las siguientes:

- Inyectar una corriente mayor que la de descarga, pero siempre compensado esta última e inferior a la corriente de carga máxima evitando así la destrucción del acumulador.

- Activar un algoritmo de descarga/carga efectivo para un tipo de batería (NiMH, Ni-Cd o Li-Ion) dada una composición química.

- Se compensan las diferencias entre los flujos de energía cuando se suministra energía al usuario a la vez que se carga la batería.

- Regula la temperatura, cuando se desconecta de manera emergente durante la carga en frío o bien cuando se sobrecalienta, evitando así daños en la batería.

- Mide la presión para evitar explosiones y fugas.

Cabe destacar que no todos los contralores poseen estas funciones.

Depende del coste del cargador que el algoritmo de descarga y carga sea más o menos complejo. Las principales funciones que realizan son: medir el tiempo desde que empieza a cargar, medir el voltaje y la corriente de entrada de la batería, dependiendo de los valores que hayamos medido, cambia la corriente y el voltaje, se repiten los ciclos de descarga y carga, y carga las baterías al 90% de su capacidad

¿Cuál es el funcionamiento de un controlador de carga solar?

El controlador de carga solar es el dispositivo encargado de gestionar la carga y descarga de las baterías solares realizando mediciones de tensión de manera constante con el objetivo de alargar la vida útil de las baterías solares previniendo la sobrecarga, la sobretensión y la sobredescarga. Su función es ir midiendo valores de tensión de la batería solar y en función a esos valores cortar o dejar paso al flujo de corriente que viene de los paneles solares. El controlador de carga solar garantiza así un uso adecuado de la batería solar según las especificaciones del fabricante.

Dependiendo del tipo de batería solar que dispongamos en nuestra instalación deberemos modificar los parámetros de carga de nuestro controlador para garantizar que trabaje de la forma más óptima y eficaz. Así conseguiremos un mejor rendimiento de nuestra instalación y una prolongación de la vida útil de nuestras baterías solares.

Hay tipos de baterías solares que necesitan unas tensiones de carga más específicas que otros modelos. Por eso la hora de seleccionar el controlador de carga solar tendremos que saber con certeza que ese modelo permite la configuración de sus parámetros para que se adapte al tipo de carga de la batería solar.

¿Por qué debe controlarse la sobretensión de las baterías?

Debemos controlar la sobretensión de las baterías básicamente por dos motivos: el primero de ellos es porque podemos perder una pequeña pero importante parte de energía máxima teórica, alrededor del 10%, que logramos obtener si trabajamos con una tensión menor. Y por otro lado, cuando el estado de las baterías llegue a plena carga, no se llegará al pico máximo que el panel puede dar y este seguirá inyectando energía, con lo que se producirá una sobrecarga que dañara a las baterías.

Si queremos solucionar este último problema, bastará con desconectar la batería cuando esté la carga completa, aunque siempre tenemos que saber no es la forma más adecuada ni práctica.

Máxima intensidad de carga admitida por controlador de carga solar

El controlador de carga solar dispone de una limitación de intensidad admisible por lo que nunca debe sobrepasarse este valor ya que podría provocar daños irreversibles en nuestro controlador.

Debemos siempre revisar las fichas técnicas del controlador de carga solar y de los paneles solares que deseamos instalar en nuestro sistema fotovoltaico.

A continuación lo explicamos con un ejemplo:

Si quisiéramos ampliar en un futuro con otro panel solar deberíamos poner otro controlador externo o seleccionar un controlador de mayor intensidad sí sabemos que en un futuro deseamos ampliar.

La utilización del display LCD de los controladores de carga solar

La ventaja del uso del controlador de carga solar con Display LCD es que podemos visualizar en todo momento la tensión de carga de la batería solar, de la tensión e intensidad de entrada de los paneles solares, etc… Este tipo es más recomendable ya que nos muestra toda la información necesaria.

Es aconsejable revisar el manual con más detenimiento ya que según el parpadeo o el color de los indicadores leds le comunicarán distintos estados del sistema.

En algunos casos hay controladores de carga solar que pueden ir conectados con un display externo ya sea por cable o por bluetooth. Los controladores de carga solar con bluetooth pueden disponer de su propia app para visualizar todos los datos desde su smartphone.

¿Qué controlador de carga necesito PWM O MPPT?

Antes de realizar cualquier compra, debemos saber las diferentes características que presentan estos tipos de controladores de carga solar. Detallamos a continuación los aspectos más relevantes:

- El controlador de carga PWM reduce la potencia de entrada de los paneles solares y limita la intensidad de carga de las baterías. Este tipo es más económico pero menos eficiente con respecto al controlador de carga MPPT.

Este tipo de controladores de carga solar permitirán el paso de la corriente proveniente de los paneles solares hasta que la batería solar alcance la tensión de absorción. Una vez alcance la tensión de absorción, el controlador de carga solar cortará los pulsos por segundo de intensidad evitando que se sobrecargue la batería solar.

Los controladores de carga PWM, ya sean de 12V o 24V solo funcionarán si la tensión de la batería solar y la tensión de los paneles solares son la misma. Ejemplos de uso del controlador de carga PWM:

- Sistema a 12V: solo podrá utilizar paneles solares 12V para poder cargar baterías 12V.

- Sistema a 24V: solo podrá utilizar paneles solares 24V para poder cargar baterías 24V.

En resumen, el controlador de carga PWM, el panel y la batería deben trabajar la misma tensión.

Los controladores de carga PWM se averían al sobrepasar su intensidad nominal, mientras que el controlador de carga MPPT se avería cuando se sobrepasa la la tensión máxima de entrada fotovoltaica, por lo que son dispositivos que funcionan de forma muy diferente.

- El controlador de carga MPPT, aunque encarezca el precio de nuestra instalación, busca el máximo punto de potencia de nuestros paneles solares para optimizar la carga de la batería hasta un 30%. Además nos acoge mayor número de paneles solares que el controlador de carga PWM y nos conservan más las baterías solares.

Este tipo se incorpora a un seguidor de punto de máxima potencia lo que permite adaptar la tensión del panel solar a la batería solar y aprovecha la máxima extracción de potencia de los paneles solares.

Los controladores de carga MPPT son capaces de cortar el flujo eléctrico de la corriente una vez alcance la batería solar el estado de absorción y se utilizan para instalaciones con mayor potencia fotovoltaica Se pueden instalar paneles solares de distinta tensión a la de nuestra batería solar o bancada. Ejemplo de uso de controlador de carga MPPT :

- Sistema a 12V: Se podrá utilizar un panel solar 24V con una baterías 12V, siempre que se use un controlador de carga MPPT.

En conclusión, los controladores de carga solar son unos dispositivos fundamentales en nuestra instalación ya que se encargan de gestionar la carga y descarga de nuestras baterías solares. Deberemos seleccionar el tipo de controlador de carga solar (PWM o MPPT) que más se adecue a nuestra instalación para asegurarnos de alargar al máximo la vida útil de nuestra batería solar.