Perché utilizzare un regolatore di carica?

La luce solare che raggiunge la superficie della terra è spesso influenzata dai cambiamenti meteorologici. Soleggiato, uguale pieno di sole. Giornata piovosa, uguale niente sole. Quindi, l’energia solare ricevuta a terra sarà molto diversa da un giorno all’altro e spesso nell’arco di una stessa giornata. Inoltre, poiché la terra è una sfera e ruota di un angolo obliquo, la radiazione solare ricevuta a diverse latitudini è diversa.

La radiazione solare alle basse latitudini è maggiore di quella alle alte latitudini. Nella regione equatoriale, la luce solare splende quasi verticalmente. Nell’Artico e nell’Antartico, il sole è inclinato e le regioni polari hanno pochissimo calore. L’esperienza ci dice che l’area illuminata dalla luce obliqua sarà ampia; l’area illuminata dalla luce verticale sarà piccola. A parità di luce, se l’area irradiata è ampia, il calore verrà disperso; se l’area irradiata è piccola, il calore sarà concentrato.

La distribuzione della radiazione annuale globale totale che raggiunge la superficie terrestre è sostanzialmente a forma di cintura. Nella regione equatoriale, la radiazione annuale totale non è la più alta a causa del tempo nuvoloso. Nella zona di alta pressione subtropicale degli emisferi settentrionale e meridionale, specialmente nelle aree desertiche continentali, la radiazione annuale totale è relativamente grande e il massimo è nell’Africa nord-orientale.

Poiché l’energia solare ricevuta dal terreno è diversa, il regolatore di carica fotovoltaico viene utilizzato per controllare l’array di celle solari multicanale per caricare la batteria. Al fine di migliorare l’efficienza di carica ed evitare i danni dovuti al sovraccarico e allo scaricamento eccessivo della batteria, è necessario utilizzare le funzioni di monitoraggio e protezione del controller. Quasi tutti i sistemi di generazione di energia solare alimentati da batterie necessitano di un controller di carica e scarica solare.

Quali sono le funzioni di un regolatore di carica

Un regolatore di carica può essere definito come un dispositivo posto tra la batteria ed i pannelli solari, in modo da regolare la quantità di energia che fluisce dentro e fuori la batteria. Un controller è utile per tutti i tipi di fonti di energia tra cui fotovoltaico, idroelettrico, eolico e rete elettrica. Per fare più luce sull’argomento, diamo un’occhiata alle funzioni di base di un regolatore di carica solare:

• Previene il sovraccarico della batteria: quando la carica della batteria è molto bassa, l’unità consente il flusso di qualsiasi quantità di energia. Tuttavia, dopo aver raggiunto una certa tensione, inizia a regolare la quantità di energia che la batteria riceve.
• Blocca la corrente inversa, solitamente i flussi di corrente dalle aree ad alta tensione a quelle basse. Quindi di notte, poiché i pannelli solari hanno una bassa tensione, la potenza tende a rifluire fuori dalla batteria. Un regolatore di carica solare è in grado di impedirlo.
• Controllo del carico – Controlla la quantità di carica ricevuta da una corrente in CC spegnendola o accendendola automaticamente a seconda delle esigenze della batteria.

Il ruolo del regolatore solare in un sistema fotovoltaico

Il nome completo del regolatore solare è il regolatore di carica e scarica solare. È un dispositivo di controllo automatico utilizzato nel sistema di generazione di energia solare. Il ruolo del regolatore di carica e scarica solare è quello di regolare la potenza, in particolare la potenza fornita dal pannello solare alla batteria. Il sovraccarico della batteria ridurrà almeno in modo significativo la durata della batteria e la danneggerà fino a quando non potrà essere utilizzata normalmente.

La funzione più basilare del controller di carica e scarica solare è controllare la tensione della batteria e aprire il circuito, ovvero, quando la tensione della batteria sale a un certo livello, interrompere la carica della batteria. La vecchia versione del controller completa meccanicamente l’apertura o la chiusura del circuito di controllo, interrompendo o avviando l’alimentazione fornita alla batteria dall’alimentatore.

Nella maggior parte dei sistemi fotovoltaici, viene utilizzato un regolatore di carica per proteggere la batteria dal sovraccarico o dallo scaricamento eccessivo. Una carica eccessiva può vaporizzare l’elettrolita nella batteria e causare malfunzionamenti, mentre una scarica eccessiva può causare un guasto prematuro della batteria. Sia il sovraccarico che lo scaricamento eccessivo possono danneggiare il carico.

Pertanto, il controller è uno dei componenti principali del sistema di generazione di energia fotovoltaica e la parte principale del BOS (Balance of System). In un piccolo sistema fotovoltaico, il controller è anche chiamato controller di carica e scarica, che svolge principalmente un ruolo nell’impedire che la batteria si sovraccarichi e si scarichi eccessivamente.

Negli impianti FV di grandi e medie dimensioni, il controller è responsabile della gestione del bilancio energetico. Allo stesso tempo, protegge il normale funzionamento delle batterie e dell’intero impianto fotovoltaico, oltre a visualizzare lo stato di funzionamento dell’impianto. Il controller può essere un dispositivo autonomo o può essere integrato con l’inverter.

Dunque, le funzioni principali di un moderno regolatore di carica fotovoltaico sono:

• Evita che la batteria si sovraccarichi o si scarichi eccessivamente e prolunga la durata della batteria.
• Evitare che la polarità dei pannelli solari e della batteria venga invertita.
• Prevenire cortocircuiti interni di carichi, controllori, inverter e altre apparecchiature.
• Protezione contro i guasti causati da fulmini.
• Visualizzazione dello stato di funzionamento dell’impianto fotovoltaico.
• Memorizzazione delle informazioni sul sistema FV (registro di funzionamento del sistema).
• Gestione energetica del sistema ottimizzata.
• Allarme guasto impianto fotovoltaico.
• Telemetria impianto fotovoltaico, controllo remoto, funzioni di segnalazione a distanza, ecc.

Importanza di un regolatore di carica di qualità

La ricarica affidabile per mantenere la salute della batteria e prolungarne la durata è influenzata da quanto bene e quanto velocemente il software del controller controlla l’hardware dei componenti elettronici. La tensione e la corrente della batteria e del fotovoltaico possono cambiare in frazioni di secondo e l’elettronica di potenza nel controller deve essere in grado di rispondere abbastanza velocemente per adattarsi a questi cambiamenti.

La maggior parte delle persone non vede o riconosce questi drammatici cambiamenti di tensione e corrente in corso all’interno dei propri regolatori di carica, ma se avessero gli oscilloscopi e monitor sofisticati che potrebbero mostrare ciò che sta realmente accadendo, potrebbero dire quali controller avranno l’effetto migliore sulla durata della batteria.

Puoi avere le migliori batterie e i migliori moduli del mondo, ma sono affidabili solo quanto il tuo controller. Un controller scadente può causare il guasto della batteria e il completo guasto dell’intero sistema fotovoltaico. I migliori regolatori di carica solare prolungano la durata della batteria per molti anni oltre la loro normale aspettativa di vita, mentre i regolatori inferiori causano un guasto prematuro della batteria e possono rendere inutilizzabile il sistema fotovoltaico.

Il regolatore di carica rappresenta generalmente circa il 10% dei costi totali del sistema di alimentazione off-grid, mentre le batterie possono rappresentare circa il 40% del costo iniziale e l’80% dei costi della vita. Quindi, la piccola quantità di denaro che potresti risparmiare implementando un controller di carica più economico impallidirà rispetto ai soldi e al tempo sprecati per la sostituzione della batteria.

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