Regulador de carga solar: ¿qué es y por qué lo necesitas?

La instalación de paneles solares requiere comprender el funcionamiento de muchos componentes: baterías solares, inversores de cableado, dobleces de conductos... ¡Si estás optando por la ruta de bricolaje, podrías prácticamente trabajar como electricista una vez que termines la instalación!

El regulador de carga es uno de los componentes de un sistema de energía solar que confunde a muchas personas. Un regulador de carga solar es necesario para la mayoría de las instalaciones residenciales de paneles fotovoltaicos. Exploremos qué hace exactamente un regulador de carga solar y si lo necesitarás para tu configuración.

¿Qué es un regulador de carga solar?

Un regulador de carga solar es un dispositivo que regula la energía que viaja desde los paneles solares hacia la batería. Los generadores solares convierten y almacenan energía en una batería, cuya capacidad eléctrica se recarga mediante los paneles solares. Un regulador de carga solar regula la corriente eléctrica para evitar sobrecargas que puedan dañar la batería y reducir su vida útil.

Un regulador de carga solar es esencial si tu conjunto solar fotovoltaico alimenta un banco de baterías. Si estás en un sistema conectado a la red, es probable que no necesites un regulador de carga solar.

¿Cómo funciona un regulador de carga solar?

Un regulador de carga solar regula el voltaje transmitido desde los paneles solares hacia las baterías.

Los paneles solares para un sistema de batería de 12V suelen tener una calificación de 17V. Puede parecer contraintuitivo, pero hay una buena razón para ello.

Los paneles solares rara vez producen su potencia máxima debido a nubes, suciedad en los paneles u otros factores ambientales. Por lo tanto, si solo se calificaran a 12V, siempre estarían produciendo menos energía, que una batería de 12V no puede aceptar.

Una batería de 12V en reposo tiene alrededor de 17V, y una batería en carga tiene alrededor de 16 a 14V. Por lo tanto, un panel solar debe generar al menos esta cantidad de salida eléctrica.

Un regulador de carga solar toma la electricidad del panel solar, alrededor de 16 a 20V, y la reduce al voltaje que la batería necesita en ese momento. Esta cantidad puede variar desde 5V hasta 16V, dependiendo de la carga actual de la batería, la temperatura y el modo de carga del regulador.

Los reguladores de carga protegen en última instancia contra el daño de la batería. Inconsistencias en la salida eléctrica, sobretensiones y otros factores externos pueden sobrecargar y dañar una batería solar.

Tipos de reguladores de carga solar

Existen dos tipos principales de reguladores de carga: PWM y MPPT. Ninguno es necesariamente mejor que el otro, cada uno tiene ventajas dependiendo del clima, el tamaño del conjunto solar y los componentes del sistema.

Aunque los reguladores MPPT suelen ser más caros que los PWM, la diferencia es insignificante considerando el costo total de la instalación solar. Siempre elige un regulador porque es la herramienta adecuada para el trabajo, no porque sea más barato.

Reguladores de carga PWM: los reguladores PWM (Modulación por Ancho de Pulso) suelen ser más pequeños y menos costosos que los reguladores MPPT. Los reguladores PWM a menudo vienen de serie con sistemas solares pequeños, como vehículos recreativos y cabañas pequeñas.

Cuando se utiliza un regulador PWM, el voltaje del conjunto solar debe coincidir con el voltaje de la batería. Se requieren paneles solares independientes de la red (calificados a 17-18V) al usar reguladores PWM, que a veces son más costosos que los paneles conectados a la red (calificados a menudo a 37V).

Los reguladores PWM funcionan mejor en condiciones ideales, es decir, clima cálido y soleado. Cuando el clima se vuelve más frío, las baterías funcionan a tasas menos eficientes.

Un regulador PWM no puede ajustar voltajes. En cambio, se enciende y apaga a medida que el voltaje del conjunto solar inevitablemente varía; este apagado automático también resulta en cierta pérdida de energía.

Reguladores de carga MPPT: los reguladores MPPT (Seguimiento del Punto de Máxima Potencia) son más caros que los PWM, pero son significativamente más eficientes en muchas circunstancias.

Los reguladores MPPT extraen la corriente a una velocidad basada en el voltaje máximo del panel. Pueden utilizar un conjunto de mayor voltaje con baterías de menor voltaje. Puedes usar módulos fotovoltaicos de menor costo y producidos en masa en hogares residenciales.

Un regulador MPPT puede aceptar y modular voltajes variables. Aprovechan el exceso de energía que un regulador PWM desperdiciaría.

¿Quién necesita un regulador de carga solar?

Todos los sistemas solares independientes de la red requieren un regulador de carga solar para regular la energía que se mueve hacia y desde las baterías.

Por lo general, no necesitarás un regulador de carga solar para sistemas conectados a la red de energía renovable. La compañía eléctrica recopila cualquier exceso de energía producida y utiliza la electricidad.

¿Cuándo debes usar un regulador de carga solar?

Casi todos los sistemas solares que utilizan baterías requerirán un regulador de carga solar. La única excepción son las configuraciones solares pequeñas, como cargadores de goteo de 5 vatios y dispositivos similares, que no lo necesitarán.

Por ejemplo, muchos propietarios de carritos de golf mantendrán sus baterías cargadas durante el invierno con un pequeño panel. Esta configuración no necesita un regulador de carga entre los paneles y las baterías del carrito de golf.

Si estás conectando una matriz completa de paneles de 400W, necesitarás un regulador de carga solar adecuado (probablemente del tipo MPPT).

Algunas soluciones solares ya tienen un regulador de carga incorporado, como las Estaciones de Energía Portátiles EcoFlow. El regulador, las baterías, el inversor, los enchufes de corriente y todo lo demás son parte de la estación de energía, solo necesitas agregar los paneles solares.

¿Cómo dimensionar los reguladores de carga correctamente?

Los reguladores de carga solar vienen en varios tamaños para conjuntos de diferentes voltajes e intensidades de corriente. Elegir el incorrecto puede provocar pérdida de energía e ineficiencia.

En primer lugar, debes verificar la calificación de voltaje en el regulador de carga. La mayoría de los reguladores PWM tienen una calificación de 12 o 24V, mientras que los reguladores MPPT pueden manejar sistemas de 12, 24, 36 y 48V. Soluciones energéticas autónomas sólidas como los Kits de Energía EcoFlow vienen con un regulador de carga MPPT y una batería (o baterías) de 48V incorporada.

La mayoría de los reguladores de carga tienen una calificación de amperios. Los reguladores PWM más pequeños pueden tener una calificación de 10, 20 o 30 amperios. Los reguladores MPPT a menudo tienen una calificación de amperios más alta, 80 o 100 amperios son comunes, para acomodar conjuntos fotovoltaicos más grandes.

Para determinar los amperios potenciales que un conjunto solar puede producir, debemos hacer un cálculo simple:

Amperios = Vatios / Voltios

Supongamos que tenemos un conjunto de 800 vatios que funciona a 12 voltios. Podemos ingresar estos números en nuestra ecuación:

Amperios = 800 vatios / 12 voltios = 667 amperios

El sistema podría producir hasta 667 amperios. Un regulador de carga calificado por debajo de esta cantidad puede sobrecargarse y funcionar incorrectamente. Para este ejemplo, necesitarías un regulador de carga calificado en 70 amperios.

También debes verificar que tus baterías sean compatibles con el regulador de carga. Las baterías de ion de litio y las de plomo-ácido utilizan tecnologías diferentes. La mayoría de los reguladores están diseñados para un tipo de batería u otro.

Puntos de control vs. tipos de batería

La mayoría de los reguladores de carga operan a diferentes voltajes según el estado actual de la batería. Por ejemplo, un regulador PWM puede cargar la batería en su mayor parte y luego reducir el voltaje para una carga final lenta. El nivel en el que el regulador cambia de voltaje se llama punto de control.

Los diferentes tipos de baterías requieren diferentes métodos de carga. Las baterías de ion de litio utilizan un sistema de carga de tres etapas: pre-carga, corriente constante y suplementaria.

La etapa de pre-carga utiliza una corriente baja para baterías que están casi descargadas. Luego, la etapa de corriente constante suministra una corriente constante a plena potencia. Por último, la etapa suplementaria mantiene la batería de litio con carga máxima.

Las baterías de plomo-ácido utilizan tres etapas principales de carga: carga a granel, absorción y flotación. La etapa de carga a granel envía la máxima potencia a las baterías hasta que alcanzan alrededor del 80-90% de capacidad. Para la etapa de absorción, la corriente comienza a disminuir. Por último, la etapa de flotación proporciona una carga lenta para mantener las baterías completamente cargadas.

¿Por qué son importantes las pantallas y el medidor en un regulador de carga?

Muchos reguladores de carga solar ahora cuentan con una pantalla LCD. La pantalla permite al usuario monitorear información esencial del sistema, como el porcentaje de carga de la batería, el voltaje actual y el tiempo restante en la batería a la carga actual. Algunos reguladores básicos para sistemas más pequeños omitirán la pantalla LCD, ya que la información puede ser innecesaria.

Otros sistemas, como el EcoFlow DELTA 2, tienen monitoreo inteligente y control mediante una aplicación móvil. El sistema de medición incorporado te permite ver los niveles de entrada y salida de la batería y otra información crítica, como el estado de la batería, el tiempo de carga y más, todo en la aplicación del teléfono inteligente.

Comprensión de los puntos de control vs. la temperatura

La temperatura tiene un efecto significativo en la carga de la batería. La energía en las baterías fluye con mayor facilidad a temperaturas cálidas. La batería tiene más dificultades para mover la energía a medida que se enfría.

La mayoría de los puntos de control están configurados para operación a temperatura ambiente. La compensación de temperatura está presente en la mayoría de los reguladores de carga para ajustar el voltaje según las diferentes temperaturas. Algunos reguladores tienen sensores de temperatura incorporados, mientras que otros utilizan un sensor remoto.

Incluso algunos reguladores de carga permiten puntos de control personalizados basados en temperaturas. Los fabricantes de baterías recomiendan ajustes diferentes según la temperatura, por lo que esta función permite al propietario ajustar su sistema.

Características y configuraciones comunes en un regulador de carga

Los reguladores de carga para aplicaciones residenciales casi siempre tienen una pantalla LCD para transmitir información esencial. Muchos reguladores permitirán puntos de control personalizados para funcionar bien con tu banco de baterías y tu clima.

La mayoría de los reguladores de carga tienen protección incorporada contra polaridad inversa, sobrecargas, cortocircuitos y otros problemas eléctricos estándar.

Las tecnologías avanzadas integradas en reguladores premium incluso permitirán el monitoreo remoto en un teléfono inteligente y la operación mediante Bluetooth. Software como la aplicación inteligente de EcoFlow te permite gestionar estas funciones desde un teléfono inteligente.

Construir tu propio sistema solar puede ser desafiante, ya que requiere que comprendas los conceptos básicos de la electricidad. Sin embargo, una vez que aprendas lo esencial, armar el sistema es manejable.

Un regulador de carga solar es el centro de tu sistema solar. Actúa como un puente entre tu conjunto de paneles fotovoltaicos y tu banco de baterías. Asegúrate de elegir el regulador correcto para evitar problemas en el futuro.

Las soluciones todo en uno pueden ser útiles si el lenguaje eléctrico es demasiado complicado para ti. Los generadores solares y los Kits de Energía de EcoFlow son una excelente manera de cambiar a la energía solar, con un regulador MPPT incorporado y una aplicación inteligente para facilitar el medidor y la regulación de tu uso de energía.

¿Necesito un regulador de carga para un sistema de paneles solares conectado a la red?

No, en los sistemas de energía solar conectados a la red, el regulador de carga no es necesario. La compañía eléctrica se encarga de recolectar cualquier exceso de energía producida por los paneles solares y utilizarla.

¿Qué ocurre si no utilizo un regulador de carga en mi sistema de paneles solares?

Si no utilizas un regulador de carga en tu sistema de paneles solares, la batería puede sufrir sobrecargas y daños que reducirán su vida útil. Un regulador de carga protege la batería al regular la corriente eléctrica que fluye hacia ella.

¿Cuándo debo utilizar un regulador de carga en mi sistema de paneles solares?

Casi todos los sistemas solares que utilizan baterías requerirán un regulador de carga. La única excepción son las configuraciones solares pequeñas, como cargadores de goteo de 5 vatios y dispositivos similares, que no lo necesitarán.

¿Cómo elijo el tamaño adecuado de un regulador de carga solar?

Para elegir el tamaño adecuado de un regulador de carga solar, debes verificar la calificación de voltaje y amperios del regulador, y asegurarte de que sean compatibles con tu conjunto de paneles solares y baterías. Además, debes tener en cuenta el tipo de batería que estás utilizando, ya que diferentes tipos requieren diferentes métodos de carga.

¿Por qué es importante la pantalla LCD en un regulador de carga solar?

La pantalla LCD en un regulador de carga solar te permite monitorear información esencial del sistema, como el estado de carga de la batería, el voltaje actual y el tiempo restante en la batería a la carga actual. Esto te permite tener un mayor control y comprensión de tu sistema solar.