Un regulador de carga solar o regulador de carga es básicamente un regulador de voltaje y/o corriente para evitar que las baterías se sobrecarguen. Regula el voltaje y la corriente que provienen de los paneles solares hacia la batería. La mayoría de los paneles 12 voltios emiten aproximadamente de 16 a 20 voltios, por lo que si no hay regulación, las baterías se dañarán por sobrecarga. La mayoría de las baterías necesitan alrededor de 14 a 15 voltios para cargarse completamente.
¿Siempre necesito un regulador de carga?
No siempre, pero generalmente sí. En general, no se necesita un regulador de carga con los paneles de mantenimiento pequeños o de carga lenta, como los paneles de 1 a 5 vatios. Una regla aproximada es que si el panel emite aproximadamente 2 vatios o menos por cada 50 amperios-hora de la batería, entonces no se necesita uno.
Por ejemplo, una batería de carro de golf inundada estándar es de alrededor de 210 amperios-hora. Entonces, para mantener un par de ellas en serie (12 voltios) solo para mantenimiento o almacenamiento, necesitarías un panel de alrededor de 2 vatios. Los paneles populares de 5 vatios son lo suficientemente cercanos y no necesitarán un regulador. Si estás manteniendo baterías AGM de ciclo profundo, como las Concorde Sun Xtender, entonces puedes usar un panel más pequeño de 2 a 2 vatios.
¿Por qué los paneles de 12 voltios son de 17 voltios?
La pregunta obvia que surge es: ¿por qué los paneles no se fabrican para emitir 12 voltios? La razón es que si lo hicieras, los paneles solo generarían energía cuando esté fresco, en condiciones perfectas y con pleno sol. Esto es algo en lo que no puedes confiar en la mayoría de los lugares. Los paneles necesitan proporcionar un voltaje extra para que cuando el sol esté bajo en el cielo, o haya neblina densa, nubes o altas temperaturas*, aún obtengas cierta salida del panel. Una batería completamente cargada de 12 voltios tiene alrededor de 17 voltios en reposo (alrededor de 16 a 14 durante la carga), por lo que el panel debe emitir al menos eso bajo las peores condiciones.
*Contrariamente a la intuición, los paneles solares funcionan mejor a temperaturas más bajas. Aproximadamente, un panel clasificado a 100 vatios a temperatura ambiente será un panel de 83 vatios a 110 grados.
Información detallada sobre los reguladores de carga MPPT.
El regulador de carga regula la salida de 16 a 20 voltios del panel a lo que la batería necesita en ese momento. Este voltaje variará de aproximadamente 5 a 16, dependiendo del estado de carga de la batería, el tipo de batería, el modo en que se encuentre el regulador y la temperatura. (ver información completa sobre los voltajes de las baterías en nuestra sección de baterías).
Usar paneles de alto voltaje (conexión a la red) con baterías. Casi todos los paneles fotovoltaicos clasificados por encima de 140 vatios NO son paneles estándar de 12 voltios y no deben usarse (o al menos no deberían) con reguladores de carga estándar. Los voltajes en los paneles de conexión a la red varían bastante, generalmente de 21 a 60 voltios aproximadamente. Algunos son paneles estándar de 24 voltios, pero la mayoría no lo son.
¿Qué sucede cuando se utiliza un regulador estándar?
Los reguladores estándar (es decir, todos excepto los tipos MPPT) a menudo funcionarán con paneles de alto voltaje si no se excede el voltaje de entrada máximo del regulador de carga. Sin embargo, perderás mucha energía, aproximadamente del 20 al 60% de lo que tu panel está clasificado. Los reguladores de carga toman la salida de los paneles y suministran corriente a la batería hasta que esta esté completamente cargada, generalmente alrededor de 16 a 14 voltios. Un panel solo puede emitir una cierta cantidad de amperios, por lo que mientras que el voltaje se reduce de, por ejemplo, 33 voltios a 16 voltios, los amperios del panel no pueden ser mayores que los amperios clasificados, por lo que con un panel de 175 vatios clasificados a 23 voltios/6 amperios, solo obtendrás alrededor de 6 amperios a 12 voltios en la batería. La Ley de Ohm nos dice que los vatios son voltios por amperios, por lo que tu panel de 175 vatios solo pondrá alrededor de 90 vatios en la batería.
Usar un controlador MPPT con paneles de alto voltaje. La única forma de obtener toda la potencia de los paneles solares de alto voltaje de conexión a la red es utilizar un controlador MPPT. Consulta el enlace anterior para obtener información detallada sobre los controladores de carga MPPT. Dado que la mayoría de los controladores MPPT pueden manejar hasta 150 voltios CC (algunos pueden llegar hasta 600 VCC) en la entrada del panel solar, a menudo puedes conectar en serie dos o más paneles de alto voltaje para reducir la pérdida de energía en los cables o para utilizar cables más pequeños. Por ejemplo, con el panel de 175 vatios mencionado anteriormente, si conectas 2 en serie, obtendrías 46 voltios a 6 amperios en el controlador MPPT, pero el controlador lo convertiría a alrededor de 29 amperios a 12 voltios.
Tipos de controladores de carga
Los controladores de carga vienen en todas las formas, tamaños, características y rangos de precios. Van desde el pequeño control de 5 amperios (Sunguard) hasta los controladores programables MPPT de 60 a 80 amperios con interfaz de computadora. A menudo, si se requieren corrientes superiores a 60 amperios, se conectan en paralelo dos o más unidades de 40 a 80 amperios. Los controles más comunes utilizados para todos los sistemas basados en baterías tienen un rango de 4 a 60 amperios, pero algunos de los nuevos controles MPPT, como el Outback Power FlexMax, llegan hasta 80 amperios.
Los controladores de carga se dividen en 3 tipos generales (con cierta superposición):
- Controles de 1 o 2 etapas simples: que dependen de relés o transistores de derivación para controlar el voltaje en uno o dos pasos. Estos básicamente conectan o desconectan el panel solar cuando se alcanza un cierto voltaje. En la práctica, estos son obsoletos, pero aún se encuentran en algunos sistemas antiguos y en algunos de los más baratos que se venden en internet. Su única verdadera ventaja es su confiabilidad, ya que tienen tan pocos componentes que no hay mucho que pueda fallar.
- Controles de 3 etapas y/o PWM: como Morningstar, Xantrex, Blue Sky, Steca y muchos otros. Estos son prácticamente el estándar de la industria en la actualidad, pero ocasionalmente aún se ven algunos de los tipos antiguos de derivación/relé, como en los sistemas muy baratos ofrecidos por los minoristas y los comercializadores masivos.
- Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT): como los fabricados por Midnite Solar, Xantrex, Outback Power, Morningstar y otros. Estos son los controladores más avanzados, con precios acorde a ello, pero con eficiencias en el rango del 94% al 98%, pueden ahorrar considerable dinero en sistemas más grandes, ya que proporcionan un 10% a 30% más de energía a la batería. Para obtener más información, consulta nuestro artículo sobre MPPT.
La mayoría de los controladores vienen con algún tipo de indicador, ya sea un LED simple, una serie de LED o medidores digitales. Muchos de los más nuevos, como el Outback Power, Midnite Classic, Morningstar MPPT y otros, ahora tienen interfaces de computadora incorporadas para monitoreo y control. Los más simples suelen tener solo un par de pequeñas lámparas LED, que indican que tienes energía y que estás obteniendo alguna carga. La mayoría de los que tienen medidores mostrarán tanto el voltaje como la corriente que provienen de los paneles y el voltaje de la batería. Algunos también muestran cuánta corriente se está consumiendo de los terminales de CARGA.
Todos los controladores de carga que tenemos en stock son de tipo PWM de 3 etapas y unidades MPPT (en realidad, 4 etapas es algo así como publicidad engañosa, solía llamarse ecualizar, pero alguien decidió que 4 etapas era mejor que 3). Y ahora incluso vemos uno que se anuncia como 5 etapas....
¿Qué es la ecualización?
La ecualización hace algo similar a lo que el nombre implica: intenta ecualizar o igualar la carga de todas las celdas de la batería o banco de baterías. Básicamente, es un período de sobrecarga, generalmente en el rango de 15 a 15 voltios. Si tienes algunas celdas en la serie más bajas que otras, las llevará a todas a su capacidad total. En las baterías inundadas, también cumple la importante función de agitar el líquido en las baterías al generar burbujas de gas. Por supuesto, en un RV o bote, esto no suele hacer mucho a menos que hayas estado estacionado durante meses, ya que el movimiento normal logrará lo mismo. Además, en sistemas con paneles pequeños o sistemas de baterías sobredimensionados, es posible que no obtengas suficiente corriente para generar burbujas. En muchos sistemas fuera de la red, las baterías también se pueden ecualizar con un generador+cargador.
¿Qué es PWM?
Bastantes controles de carga tienen un modo pwm. PWM significa modulación por ancho de pulso. PWM se usa a menudo como un método de carga de flotación. En lugar de una salida constante del controlador, envía una serie de pulsos de carga cortos a la batería, un interruptor encendido-apagado muy rápido. El controlador verifica constantemente el estado de la batería para determinar qué tan rápido enviar los pulsos y cuánto tiempo (ancho) serán los pulsos. En una batería completamente cargada sin carga, puede ticar cada pocos segundos y enviar un pulso corto a la batería. En una batería descargada, los pulsos serían muy largos y casi continuos, o el controlador puede entrar en modo encendido completo. El controlador verifica el estado de carga de la batería entre pulsos y se ajusta cada vez.
El inconveniente de PWM es que también puede crear interferencia en radios y televisores debido a los pulsos agudos que genera. Si tienes problemas de ruido con tu controlador, consulta esta página.
¿Qué es una carga o salida de desconexión por bajo voltaje ?
Algunos controladores también tienen una salida de carga o LVD, que se puede utilizar para cargas más pequeñas, como pequeños electrodomésticos y luces. La ventaja es que los terminales de carga tienen una desconexión por bajo voltaje, por lo que apagarán cualquier cosa conectada a ellos y evitarán que la batería se descargue demasiado. La salida de CARGA se utiliza a menudo para cargas pequeñas no críticas, como luces. Algunos, como el Schneider Electric C12, también se pueden utilizar como controlador de iluminación, para encender las luces cuando está oscuro, pero el controlador de iluminación Morningstar SLC suele ser una mejor opción para eso. No uses la salida de CARGA para alimentar inversores excepto los muy pequeños. Los inversores pueden tener corrientes de sobretensión muy altas y pueden dañar el controlador.
La mayoría de los sistemas no necesitan la función de LVD, solo puede manejar cargas más pequeñas. Dependiendo de la clasificación del controlador, esto puede ser de 6 a 60 amperios. No puedes alimentar inversores más grandes que los muy pequeños desde la salida de CARGA. En algunos controladores, como la serie Morningstar SS, la salida de carga se puede utilizar para controlar un relé de servicio pesado para control de carga, inicio de generador, etc. La salida de CARGA o LVD se utiliza más a menudo en sistemas remotos y de RV, como cámaras, monitores y sitios de teléfonos celulares, donde la carga es pequeña y el sitio no está atendido.
¿Qué son los terminales de sentido en mi controlador?
Algunos controladores de carga tienen un par de terminales de sentido. Los terminales de sentido llevan una corriente muy baja, alrededor de 1/10 de un miliamperio como máximo, por lo que no hay caída de voltaje. Lo que hace es observar el voltaje de la batería y compararlo con lo que el controlador está emitiendo. Si hay una caída de voltaje entre el controlador de carga y la batería, aumentará ligeramente la salida del controlador para compensar.
Estos se utilizan solo cuando tienes un cable largo entre el controlador y la batería. Estos cables no llevan corriente y pueden ser bastante pequeños, desde #20 hasta #16 AWG. Preferimos usar #16 porque no se corta o aplasta fácilmente por accidente. Se conectan a los terminales de SENTIDO en el controlador y a los mismos terminales que los dos cables de carga en el extremo de la batería.
¿Qué es un monitor del sistema de batería ?
Los monitores del sistema de batería, como el Bogart Engineering TriMetric 2025A, no son controladores. En cambio, monitorean tu sistema de batería y te dan una buena idea del estado de tu batería y de lo que estás usando y generando. Llevan un registro de los amperios-hora totales que entran y salen de las baterías, el estado de carga de la batería y otra información. Pueden ser muy útiles para sistemas medianos a grandes para rastrear exactamente lo que tu sistema está haciendo con varias fuentes de carga. Son un poco exagerados para sistemas pequeños, pero son una especie de juguete divertido si quieres ver qué hace cada amperio :-). El nuevo modelo PentaMetric de TriMetric también tiene una interfaz de computadora y muchas otras características.
Para obtener una lista completa de todos nuestros controladores de carga, verificar precios o realizar pedidos en línea, consulta nuestra página de Controladores de carga en nuestra tienda web. Para monitores de batería, medidores y shunts, consulta nuestra página de Medidores y monitores allí.