¿necesitas un controlador de carga para paneles solares?

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

El controlador de carga es uno de los componentes de un sistema de energía solar que confunde a muchas personas. Un controlador de carga solar es necesario para la mayoría de las instalaciones residenciales de paneles solares fotovoltaicos. Vamos a explorar qué hace exactamente un controlador de carga solar y si lo necesitarás o no para tu instalación.

¿Qué es un controlador de carga solar?

Un controlador 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, y la capacidad eléctrica se recarga mediante los paneles solares. Un controlador de carga solar regula la corriente eléctrica para evitar sobrecargas que puedan dañar la batería y reducir su vida útil.

Un controlador de carga solar es esencial si tu arreglo solar fotovoltaico alimenta un banco de baterías. Si tienes un sistema conectado a la red eléctrica, es probable que no necesites un controlador de carga solar.

¿Cómo funciona un controlador de carga solar?

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

Los paneles solares para un sistema de batería de 12V generalmente tienen una calificación de 17V. Puede parecer contradictorio, pero hay una buena razón para ello.

Los paneles solares rara vez alcanzan su máxima potencia debido a las nubes, la suciedad en los paneles u otros factores ambientales. Por lo tanto, si solo tuvieran una calificación de 12V, siempre estarían generando menos energía, lo cual 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 controlador 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 entre 5V y 16V, dependiendo de la carga actual de la batería, la temperatura y el modo de carga del controlador.

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

Tipos de controladores de carga solar

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

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

Controladores de carga PWM

Los controladores PWM (Modulación por Ancho de Pulso) son generalmente más pequeños y menos costosos que los controladores MPPT. Los controladores PWM a menudo vienen de serie con sistemas solares pequeños, como vehículos recreativos y cabañas pequeñas.

Cuando se utiliza un controlador PWM, el voltaje del arreglo solar debe coincidir con el voltaje de la batería. Se requieren paneles solares independientes de la red (con una calificación de 17-18V) al utilizar controladores PWM, que a veces cuestan más que los paneles conectados a la red (que suelen tener una calificación de 37V).

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

Un controlador PWM no puede ajustar los voltajes. En su lugar, se enciende y se apaga a medida que el voltaje de tu arreglo solar inevitablemente varía, lo que también resulta en una pérdida de energía.

Controladores de carga MPPT

Los controladores MPPT (Seguimiento del Punto de Máxima Potencia) son más caros que los PWM, pero son significativamente más eficientes en muchas circunstancias.

Los MPPT extraen la corriente a una velocidad basada en el voltaje máximo del panel. Pueden utilizar un arreglo de mayor voltaje con baterías de menor voltaje. Puedes utilizar módulos PV de menor costo y producidos en masa que son estándar en las viviendas residenciales.

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

¿Quién necesita un controlador de carga solar?

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

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

¿Cuándo debes usar un controlador de carga solar?

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

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

Si estás conectando un arreglo completo de paneles de 400W, necesitarás un controlador de carga solar adecuado (probablemente del tipo MPPT).

Algunas soluciones solares ya tienen un controlador de carga incorporado, como las estaciones de energía portátiles EcoFlow. El controlador, las baterías, el inversor, los enchufes de corriente y todo lo demás forman parte de la estación de energía, solo necesitas agregar los paneles solares.

¿Cómo dimensionar correctamente los controladores de carga?

Los controladores de carga solar vienen en varios tamaños para arreglos de voltajes y corrientes variables. Elegir el incorrecto puede provocar pérdida de energía e ineficiencia.

Primero, debes verificar la calificación de voltaje del controlador de carga. La mayoría de los controladores PWM tienen una calificación de 12 o 24V, mientras que los controladores MPPT pueden manejar sistemas de 12, 24, 36 y 48V. Soluciones energéticas independientes sólidas como los Kits de Energía EcoFlow vienen con un controlador de carga MPPT y una batería (o baterías) de 48V incorporada.

La mayoría de los controladores de carga tienen una calificación de amperios. Los controladores PWM más pequeños pueden tener una calificación de 10, 20 o 30 amperios. Los controladores MPPT a menudo tienen una calificación de amperios más alta, siendo comunes los de 80 o 100 amperios, para acomodar arreglos de paneles solares más grandes.

Para determinar los amperios potenciales que un arreglo solar puede producir, debemos realizar un cálculo sencillo:

Amperios = Vatios / Voltios

Supongamos que tenemos un arreglo 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 controlador de carga con una calificación inferior a esta cantidad puede sobrecargarse y funcionar incorrectamente. Para este ejemplo, necesitarías un controlador de carga con una calificación de 70 amperios.

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

Puntos de control vs. tipos de batería

La mayoría de los controladores de carga funcionan a diferentes voltajes según el estado actual de la batería. Por ejemplo, un controlador PWM puede cargar la batería casi por completo y luego reducir el voltaje para una carga final lenta. El nivel en el que el controlador cambia el voltaje se llama punto de control.

Los diferentes tipos de baterías requieren diferentes métodos de carga. Las baterías de iones 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 las baterías que están casi descargadas. Luego, la etapa de corriente constante proporciona un suministro estable a plena potencia. Finalmente, 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. Finalmente, la etapa de flotación proporciona una carga lenta para mantener las baterías completamente cargadas.

¿Por qué son importantes las pantallas y la medición en un controlador de carga?

Muchos controladores 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 de la batería a la carga actual. Algunos controladores básicos para sistemas más pequeños omitirán la pantalla LCD, ya que la información puede ser innecesaria.

Otros sistemas, como el EcoFlow DELTA 2, cuentan con monitoreo inteligente y control de aplicaciones inteligentes. El sistema de medición integrado 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 de tu smartphone.

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 en 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 se incluye en la mayoría de los controladores de carga para ajustar el voltaje según las diferentes temperaturas. Algunos controladores tienen sensores de temperatura incorporados, mientras que otros utilizan un sensor remoto.

Algunos controladores de carga incluso permiten puntos de control personalizados basados en temperaturas. Cada fabricante de baterías recomienda un ajuste diferente según la temperatura, por lo que esta función permite al propietario ajustar su sistema.

Funciones y configuraciones comunes en un controlador de carga

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

La mayoría de los controladores de carga tienen protección incorporada contra polaridad inversa, sobrecarga, cortocircuito y otros problemas eléctricos estándar.

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

La construcción de tu sistema solar puede ser desafiante, ya que requiere que entiendas los conceptos básicos de la electricidad. Sin embargo, armar el sistema es manejable una vez que aprendes los conceptos esenciales.

Un controlador de carga solar se encuentra en el centro de tu sistema solar. Une la brecha entre tu arreglo de paneles solares y tu banco de baterías. Asegúrate de elegir el controlador correcto para evitar problemas en el futuro.

Las soluciones todo en uno pueden ser útiles si el argot eléctrico es demasiado para ti. Los generadores solares y los kits de energía EcoFlow son una excelente manera de cambiar a la energía solar, con un controlador MPPT incorporado y una aplicación inteligente para facilitar la medición y regulación de tu consumo de energía.

¿Necesito un controlador de carga para mi arreglo solar fotovoltaico?

Sí, la mayoría de las instalaciones residenciales de paneles solares fotovoltaicos requieren un controlador de carga para regular la energía que se mueve hacia y desde las baterías.

¿Puedo prescindir de un controlador de carga si mi sistema está conectado a la red eléctrica?

Sí, si tienes un sistema de energía renovable conectado a la red eléctrica, es probable que no necesites un controlador de carga solar. La compañía eléctrica se encargará de recolectar cualquier exceso de energía producida y utilizarla.

¿Cuándo debo utilizar un controlador de carga solar?

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

¿Cómo elijo el tamaño adecuado para mi controlador de carga solar?

Debes verificar la calificación de voltaje y amperios del controlador de carga. Asegúrate de que sean compatibles con tu arreglo solar y tus baterías. Además, ten en cuenta las recomendaciones del fabricante de baterías y las condiciones climáticas de tu ubicación.

¿Por qué tener una pantalla y medición en mi controlador de carga solar?

Una pantalla LCD te permite monitorear información importante sobre tu sistema, como el estado de carga de la batería y el voltaje actual. La medición te ayuda a comprender mejor el rendimiento de tu sistema y optimizar su funcionamiento.

¿Qué características comunes debo buscar en un controlador de carga solar?

Busca un controlador de carga que tenga protección contra polaridad inversa, sobrecarga y cortocircuito. También es útil tener la capacidad de ajustar los puntos de control según la temperatura y la capacidad de monitoreo remoto a través de una aplicación en tu smartphone.