El mejor controlador de carga para paneles solares: pwm vs mppt

El controlador de carga es un componente clave de un sistema de energía solar y especificar el mejor para el sistema requiere un análisis. En la actualidad, los dos tipos de controladores de carga más comúnmente utilizados en los sistemas de energía solar son la modulación por ancho de pulso (PWM, por sus siglas en inglés) y el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT, por sus siglas en inglés). Ambos ajustan las tasas de carga según el nivel de carga de la batería para permitir una carga más cercana a la capacidad máxima de la batería y también monitorizan la temperatura de la batería para evitar el sobrecalentamiento.

Comparando los dos tipos de controladores de carga

Si maximizar la capacidad de carga fuera el único factor a considerar al especificar un controlador solar, todos usarían un controlador MPPT. Pero las dos tecnologías son diferentes, cada una con sus propias ventajas. La decisión depende de las condiciones del sitio, los componentes del sistema, el tamaño del arreglo y la carga, y finalmente el costo para un sistema de energía solar en particular.

Condiciones de temperatura

Un controlador MPPT es más adecuado para condiciones más frías. A medida que la temperatura de funcionamiento del módulo solar disminuye, el Vmp1 aumenta. Esto se debe a que el voltaje de los paneles solares que funcionan en su punto de máxima potencia en Condiciones de Prueba Estándar (STC, por sus siglas en inglés, es de 25°C) es de aproximadamente 17V, mientras que el voltaje de la batería es de aproximadamente 15V. El controlador MPPT es capaz de capturar el exceso de voltaje del módulo para cargar las baterías. Como resultado, un controlador MPPT en condiciones frías puede producir hasta un 20-25% más de carga que un controlador PWM.

En comparación, un controlador PWM no puede capturar el exceso de voltaje porque la tecnología de modulación por ancho de pulso carga al mismo voltaje que la batería. Sin embargo, cuando los paneles solares se despliegan en climas cálidos o calurosos, su Vmp disminuye y el punto de máxima potencia opera a un voltaje que está más cerca del voltaje de una batería de 12V. No hay voltaje excesivo que se transfiera a la batería, lo que hace que el controlador MPPT sea innecesario y anula la ventaja de un controlador MPPT sobre un controlador PWM.

Relación entre el arreglo y la carga

En un escenario en el que el arreglo solar es grande en relación con el consumo de energía de las baterías por la carga, las baterías se mantendrán cerca de un estado de carga completo. Un controlador PWM es capaz de mantener eficientemente el sistema sin el gasto adicional de un controlador MPPT.

Tamaño del sistema

Los sistemas de baja potencia son más adecuados para un controlador PWM porque:

• Un controlador PWM opera a una eficiencia de recolección de energía relativamente constante, independientemente del tamaño del arreglo.
• Un controlador PWM es menos costoso que un controlador MPPT, por lo que es una opción más económica para un sistema pequeño.
• Un controlador MPPT es mucho menos eficiente en aplicaciones de baja potencia. Los sistemas de 170W o más son ideales para un controlador MPPT.

Tipo de módulo solar

Los módulos solares independientes fuera de la red suelen ser módulos de 36 celdas y son compatibles tanto con tecnologías PWM como MPPT. Algunos módulos solares conectados a la red en el mercado actual no son los tradicionales módulos de 36 celdas que se utilizan en los sistemas de energía fuera de la red. Por ejemplo, el voltaje de un panel de 60 celdas y 250W es demasiado alto para la carga de baterías de 12V y demasiado bajo para la carga de baterías de 24V. La tecnología MPPT rastrea el punto de máxima potencia (de ahí MPPT) de estos módulos conectados a la red de menor costo para cargar las baterías, mientras que la tecnología PWM no lo hace.

Costo

Los controladores MPPT suelen ser más caros que los controladores PWM, pero son más eficientes en ciertas condiciones, por lo que pueden producir más energía con el mismo número de módulos solares que un controlador PWM. Uno debe analizar el sitio para verificar que el MPPT pueda funcionar de manera más eficiente cuando se utiliza en las condiciones establecidas de ese sistema.

Cuando se especifica una tecnología sobre la otra, el costo del controlador se vuelve menos importante que el costo total del sistema. Para especificar una tecnología de controlador simplemente en función del costo, asegúrese de realizar un análisis detallado de las eficiencias realizadas, la operación del sistema, la carga y las condiciones del sitio.

Resumen de la comparación

Controlador de carga PWM	Controlador de carga MPPT
La tensión del arreglo PV y de la batería deben coincidir	La tensión del arreglo PV puede ser mayor que la tensión de la batería
Opera a la tensión de la batería, por lo que funciona bien en temperaturas cálidas y cuando la batería está casi llena	Opera por encima de la tensión de la batería, por lo que puede proporcionar un impulso en temperaturas frías y cuando la batería está baja
Típicamente recomendado para su uso en sistemas más pequeños donde los beneficios de MPPT son mínimos (alrededor de 150W - 200W o más para aprovechar los beneficios de MPPT)	Permite el uso de módulos PV de menor costo/conectados a la red, lo que ayuda a reducir el costo total del sistema PV
Debe utilizar módulos PV fuera de la red típicamente con Vmp alrededor de 17 a 18 Voltios para cada tensión nominal de la batería de 12V	Permite el uso de módulos PV de menor costo/conectados a la red, lo que ayuda a reducir el costo total del sistema PV
El tamaño del arreglo PV se dimensiona en amperios (basado en la corriente producida cuando el arreglo PV está operando a la tensión de la batería)	El tamaño del arreglo PV se dimensiona en vatios (basado en la corriente máxima de carga del controlador multiplicada por la tensión de la batería)

En Solarcraft, cuando seleccionamos un tipo de controlador de carga sobre otro, evaluamos sus ventajas en el costo total del sistema. El objetivo es alimentar un sistema de manera eficiente y continua mientras se preserva la salud del banco de baterías. Para obtener más información sobre los sistemas de energía solar que diseñamos y construimos, llámenos al 877-340-122

Consultas habituales

¿Cuál es la diferencia entre un controlador de carga PWM y un controlador de carga MPPT?

La diferencia radica en la forma en que ajustan las tasas de carga según el nivel de carga de la batería y cómo manejan las condiciones de temperatura y el tamaño del sistema. Un controlador PWM carga a la misma tensión que la batería, mientras que un controlador MPPT puede cargar a una tensión más alta cuando es necesario.

¿Cuál es el controlador de carga más eficiente?

El controlador de carga más eficiente depende de las condiciones del sitio, los componentes del sistema, el tamaño del arreglo y la carga. En general, un controlador MPPT puede ser más eficiente en condiciones más frías y en sistemas de mayor potencia, mientras que un controlador PWM puede ser más eficiente en condiciones más cálidas y en sistemas de menor potencia.

¿Cuál es el costo de un controlador de carga MPPT?

Los controladores de carga MPPT suelen ser más caros que los controladores de carga PWM. Sin embargo, su eficiencia en ciertas condiciones puede permitir que se produzca más energía con el mismo número de módulos solares, lo que puede compensar el costo adicional en el largo plazo.

¿Qué tipo de módulo solar es compatible con un controlador de carga MPPT?

Los controladores de carga MPPT son compatibles con módulos solares conectados a la red que tienen un voltaje de funcionamiento más alto que las baterías de 12V o 24V. Estos módulos permiten aprovechar al máximo la capacidad de carga del controlador MPPT.

¿Cuál es la mejor opción para un sistema de energía solar pequeño?

Para sistemas de energía solar pequeños, un controlador de carga PWM puede ser una opción más económica y eficiente. Los controladores de carga MPPT son más eficientes en sistemas de mayor potencia, por lo que su costo adicional puede no ser justificado en sistemas más pequeños.

¿Cuál es la importancia de analizar las condiciones del sitio al seleccionar un controlador de carga?

Analizar las condiciones del sitio es importante para determinar qué tipo de controlador de carga será más eficiente y rentable en un sistema de energía solar. Las condiciones como la temperatura, el tamaño del arreglo y la carga pueden afectar la eficiencia y el rendimiento de los controladores de carga.

La elección del mejor controlador de carga para paneles solares depende de varios factores, como las condiciones de temperatura, la relación entre el arreglo y la carga, el tamaño del sistema, el tipo de módulo solar y el costo. Al analizar cuidadosamente estos factores, se puede seleccionar el controlador de carga más adecuado para maximizar la eficiencia y el rendimiento de un sistema de energía solar.