Melhor controlador solar MPPT ou PWM para campistas

16 de dezembro de 2022 por Mark Allinson Deixe um comentário

Os controladores de carga PWM e MPPT são dispositivos amplamente utilizados para carregar baterias a partir da energia produzida por painéis solares em campistas e barcos e, claro, em instalações fixas.

O controlador PWM é um interruptor que conecta os painéis solares à bateria de serviço. Este dispositivo pode reduzir substancialmente a tensão das reuniões até atingir a do banco de baterias.

O controlador MPPT, por outro lado, é mais sofisticado (e mais caro): regula a sua tensão de entrada para colher a máxima potência possível dos painéis solares.

Em seguida, ele transforma essa energia para suprir os requisitos de tensão da bateria. O MPPT desacopla a tensão dos painéis da bateria para que possa haver uma bateria de 12 volts e painéis conectados em série para produzir 36 volts.

Todos geralmente aceitam que o controlador MPPT supera os do tipo PWM em climas temperados frios. Em contraste, ambos os controladores apresentam o mesmo desempenho em climas subtropicais e tropicais.

Neste artigo, porém, descreveremos detalhadamente o efeito da temperatura, parâmetro que, no que diz respeito à utilização em autocaravana, torna-se fundamental para estabelecer o que é melhor fazer quando se pensa em comprar um destes dispositivos.

Consideremos como exemplo um painel solar simples de 100W com 36 células monocristalinas. Este painel clássico é instalado em muitos campistas do dia a dia. Suponhamos que estamos numa situação onde a temperatura exterior é de 25° C e a radiação solar é igual a 1000 W/m² (ver nota abaixo).

A potência máxima do nosso painel de referência tem uma tensão máxima de ponto de potência de 18 Volts e uma corrente de 5,56 Amps (18V x 5,56A = 100W), portanto, para aproveitar ao máximo este painel solar, deve-se escolher um controlador de carregamento que pode explorar o ponto de potência máximo, que é o que um dispositivo MPPT faz.

A tensão de entrada de um controlador PWM é, em princípio, igual à tensão da bateria. Conectado à sua saída (mais perdas de tensão na fiação e no controlador) que no caso de autocaravanas costuma ser de 12 Volts.

Encontrando-nos nas condições acima especificadas, portanto, o painel solar, como você deve ter entendido, não é utilizado no ponto de sua potência máxima.

Com seu microprocessador e software sofisticado, o controlador MPPT detectará então o ponto de potência máxima e, no exemplo mostrado acima, será capaz de definir a tensão de saída do painel solar para 18V e então extrair 5,56A dele. O que acontece depois?

O controlador de carregamento MPPT é um transformador CC para CC (corrente contínua) capaz de transformar energia de uma tensão mais alta em energia de tensão mais baixa.

A quantidade de energia não muda (exceto por um pequeno vazamento no processo de transformação). Portanto, se a tensão de saída for inferior à tensão de entrada, a corrente de saída será maior que a corrente de entrada, de modo que o produto P = V x I permanece constante.

Quando uma bateria de 12 Volts é carregada, o regulador MPPT ajusta a tensão de saída para um nível mais alto, por exemplo, 13 Volts. Portanto, a corrente de saída será calculada como 100 W/13 V = 7,7 A.

O regulador PWM não é um transformador CC para CC. O controlador PWM é um interruptor que conecta o painel solar à bateria. A reunião e a bateria estarão quase na mesma voltagem quando a chave for fechada. Supondo que estamos lidando com uma bateria descarregada, a tensão de carga inicial será de aproximadamente 13V.

Considerando uma perda de tensão de 0,5V na fiação mais a perda intrínseca do controlador, o painel ficará portanto em 13,5V. A tensão aumentará lentamente à medida que o estado de carga da bateria aumenta.

Quando a tensão de absorção é atingida (ver curva IUIU para carregamento de baterias AGM), o controlador PWM começa a desconectar e reconectar o painel para evitar sobrecarga (daí o nome: Controlador Modulado por Largura de Pulso).

Feitas estas considerações, retomemos o exemplo e vejamos que com uma tensão de carga da bateria de 13 V e a dos painéis de 13,5 V, não nos encontramos trabalhando no ponto de potência máxima da conferência, mas apenas no momento em que , a curva corrente-tensão produz cerca de 6 Amps. Diante do exposto, obteremos uma corrente de carga de = 81W, 19% menor que os 100 recebidos com o controlador MPPT.