Qual è la tensione e corrente accettata da un regolatore di carica?

Un regolatore di carica è fondamentalmente un regolatore di tensione e/o corrente per evitare che le batterie si carichino eccessivamente. Regola la tensione e la corrente provenienti dai pannelli solari che vanno alla batteria. La maggior parte dei pannelli “12 volt” emettono da 16 a 20 volt, quindi se non ci sono interfacce opportune le batterie verranno danneggiate dal sovraccarico. La maggior parte delle batterie richiede da 14 a 14,5 volt per caricarsi completamente. Quasi tutti i pannelli fotovoltaici con potenza superiore a 140 watt NON sono pannelli standard da 12 volt e non possono (o almeno non dovrebbero) essere utilizzati con regolatori di carica standard. Le tensioni sui pannelli in un impianto connesso alla rete variano un po’, di solito da 21 a 60 volt circa.

Tensioni e correnti accettate da un regolatore di carica fotovoltaico

La scelta di un regolatore di carica efficiente e adeguatamente progettato è la chiave per la longevità e l’efficienza dell’intero sistema fotovoltaico (FV) a batteria.

Ottimizzando la potenza proveniente dai moduli solari, ti avvicinerai molto di più a compensare l’uso della rete tradizionale o di un’altra fonte di energia. Inoltre, proteggerai il tuo banco di batterie e quindi ti proteggerai da eventuali costi di sostituzione imprevisti e inutili.

Il tuo regolatore di carica solare è un elemento in cui vale la pena investire e ricercare mentre progetti il tuo sistema. Dovrai scegliere un’opzione che sia scalabile e appropriata per le tue esigenze di alimentazione, oltre a assicurarti di disporre di un’ampia capacità di accumulo della batteria per i moduli solari che hai scelto di installare.

I regolatori di carica solare sono classificati e dimensionati in base alla corrente dell’array di moduli solari e alla tensione del sistema. I più comuni sono i controller da 12, 24 e 48 volt. L’amperaggio va normalmente da 1 a 80 ampere, le tensioni da 6 a 600 volt.

Ad esempio, se un modulo nel sistema a 48 volt produce 8,05 ampere e vengono utilizzate due stringhe parallele di moduli, il sistema produrrà 16,1 ampere a 48 volt.

Alcuni fattori come il riflesso della luce o l’effetto nuvola a intervalli irregolari possono aumentare i livelli di corrente. Questo è abbastanza comune. Pertanto aumentiamo l’amperaggio del controller di carica di un margine del 25% portando il nostro amperaggio minimo del controller a 20,1 A.

Non ci sono problemi con un controller più grande, a parte il costo aggiuntivo. Ciò ti consentirebbe di espandere le dimensioni del tuo sistema in un secondo momento se le tue esigenze di carico cambiano o scopri di aver bisogno di un po’ più di potenza.

I regolatori di carica MPPT

In passato, si presumeva che la tensione nominale della batteria e dell’array di moduli solari fosse la stessa e che si scegliesse anche quella tensione per il controller di carica.

Tuttavia, questa scuola di pensiero non è più comunemente utilizzata poiché una tecnologia di ricarica più efficiente chiamata Maximum Power Point Tracking (MPPT) è diventata ampiamente disponibile su molti modelli di controller di carica.

La caratteristica principale di questa tecnologia è che ti permette di avere un array di moduli solari con una tensione molto più alta della tensione della tua batteria. Il controller di carica MPPT in base alla progettazione converte la tensione più alta in una tensione più bassa.

I regolatori di carica MPPT hanno l’ulteriore vantaggio di risparmiare un po’ di denaro sui costi di cablaggio. Un grande vantaggio nell’avere un array di moduli solari a voltaggio più elevato è che è possibile utilizzare un cablaggio di calibro più piccolo nel controller di carica.

Molte volte un array di moduli solari può trovarsi a più di 30 metri di distanza (o più!) dal controller di carica, mantenere il costo del cablaggio al minimo è solitamente un obiettivo importante per l’intero progetto.

Quando raddoppi la tensione (ad es. da 12 a 24 o 48 volt), diminuirai della metà la corrente che passa attraverso i fili ogni volta, il che significa che usi molto meno rame, risparmiando denaro.

Cosa succede quando usi un controller standard

Un controller tandard (ovvero tutti tranne i tipi MPPT), funzionerà spesso con pannelli ad alta tensione se non viene superata la tensione di ingresso massima del controller di carica. Tuttavia, perderai molta potenza, dal 20 al 60% di quella a cui è valutato il tuo pannello. I

regolatori di carica prendono l’uscita dei pannelli e forniscono corrente alla batteria fino a quando la batteria non è completamente carica, di solito tra 13,6 e 14,4 volt.

Un pannello può emettere solo così tanti ampere, quindi mentre la tensione è ridotta da 33 volt a 13,6 volt, gli ampere del pannello non possono superare gli ampere nominali, quindi con un pannello da 175 watt valutato a 23 volt/7,6 ampere, otterrai solo 7,6 ampere a 12 volt circa nella batteria.

La legge sugli ohm ci dice che i watt sono volt x ampere, quindi il tuo pannello da 175 watt immetterà solo circa 90 watt nella batteria.

Utilizzo di un controller MPPT con pannelli ad alta tensione

L’unico modo per ottenere la piena potenza dai pannelli solari ad alta tensione è quello di utilizzare un controller MPPT. Vedere il collegamento sopra per informazioni dettagliate sui controlli di addebito MPPT.

Poiché la maggior parte dei controlli MPPT può richiedere fino a 150 V CC (alcuni possono andare più in alto, fino a 600 V CC) sul lato di ingresso del pannello solare, è spesso possibile collegare in serie due o più pannelli ad alta tensione per ridurre la perdita di cavi o per utilizzare cavi più piccoli.

Ad esempio, con il pannello da 175 watt menzionato sopra, 2 di loro in serie ti darebbero 46 volt a 7,6 ampere nel controller MPPT, ma il controller lo convertirebbe in circa 29 ampere a 12 volt.

Quanti watt gestirà un regolatore di carica da 30 ampere?

Le schede tecniche del regolatore di carica normalmente non indicano una potenza nominale massima in watt. Dopotutto, questo può essere facilmente calcolato usando volt e ampere, giusto?

Diventa complicato quando si ha a che fare con dispositivi che possono avere più di una tensione di ingresso e una tensione di uscita.

I volt di carica in uscita possono essere impostati o variabili a seconda del controller, che consente di caricare banchi di batterie a tensione di 12V, 24V, 48V o superiore.

Il primo passo è considerare quale tipo di regolatore di carica solare deve essere utilizzato, MPPT o PWM. La potenza nominale del regolatore di carica solare in watt è determinata dalla corrente di uscita e dalla tensione di carica in uscita.

Un regolatore di carica da 30 amp con uscita nominale di 12 volt può gestire 360 watt. Lo stesso controller di carica che carica una batteria con una tensione nominale di 24 V può gestire 720 watt.

Qual è la differenza tra i regolatori di carica MPPT e PWM?

I regolatori di carica PWM (Pulse Width Modulation) sono l’opzione più economica e sicuramente non sono efficienti quanto il più costoso MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Fondamentalmente i controller MPPT corrispondono alla resistenza interna dei pannelli solari collegati che crea le giuste condizioni per la massima conversione di potenza.

L’MPPT può essere fino al 40% più efficiente dei controller PWM.  L’altra differenza significativa sono le tensioni di ingresso consentite per ciascun tipo. Un caricabatterie PWM ha generalmente una tensione di ingresso molto inferiore rispetto a un MPPT.

Nota: i tipici volt a circuito aperto (Voc) per un pannello da 12 volt nominali possono essere compresi tra 18 e 22 volt. la tensione si riduce durante il funzionamento.

Specifiche tipiche del controller di carica PWM da 30 amp

I controller PWM funzionano in modo semplice e non sono molto adattabili in termini di ingresso FV.

Se il profilo di carica della batteria richiede una corrente di carica di 30 amp a 14 volt, l’eventuale potenza extra fornita dai pannelli solari verrà semplicemente sprecata.

Sebbene vi siano alcune variazioni nei volt di ingresso FV nei modelli più costosi, in generale il livello di tensione in ingresso è molto inferiore a un MPPT.