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Controlador de Carga Solar

Un controlador de carga solar es un equipo que permite la optimización y administración de la carga de las baterías, por ello es utilizado en gran medida en aquellas instalaciones de energía solar de tipo off grid, es decir, que están aisladas a la red eléctrica. Es un componente muy importante en estos sistemas y si estás buscando comprar un controlador de carga solar en Chile, tenemos las mejores opciones para ti.

Qué es un controlador de carga solar

En primer lugar es importante saber qué es un controlador de carga solar. Como su nombre lo indica, es un equipo permite el control de la carga que va a las baterías en un sistema de energía solar. Con ello se busca la regulación de la intensidad de esa carga. ¿Por qué? Para lograr extender la vida útil que tendrá el banco de baterías de la instalación. 

Desde el panel solar  llega la energía que irá a todo el sistema. Si el voltaje se va elevando, el pasar por el controlador de carga solar permitirá que este sea regulado antes de llegar a las baterías. De esta forma se evita una sobrecarga y tensión excesiva, protegiendo las baterías de cualquier daño. 

Los controladores de carga solar también se conocen como cargador solar o regulador de carga, por lo que si alguna vez son nombrados de esta manera se referirán al mismo tipo de equipo. 

En instalaciones On grid que están conectadas a la red no serán necesarios, ya que estas no suelen tener un banco de baterías. Sin embargo, siempre que haya baterías es importante contar con uno, tal como es el caso en los sistemas híbridos y off Grid. 

 

Qué hace un Controlador de Carga Solar

Ya se explicó que el controlador de carga solar protege las baterías de sobrecargas que puedan dañarlas, ¿pero cómo lo hacen? Estos poseen diferentes funciones tales como:

Fase Absorción: En este proceso en el que la batería alcanza la tensión de absorción (esta dependerá del tipo de batería que se posea) el regulador solar mantendrá la tensión mantendrá por debajo la tensión de ese valor hasta que la batería esté casi llena.   

Fase de flotación: En esta la tensión se mantiene y la corriente que se inyecta es reducida hasta que la batería se llena completamente. 

El regulador no solo va a proteger a las baterías, sino que también continuará llenándola según sea necesario en cada momento. Es por ello su gran importancia en la instalación. 

Cómo funciona un Cargador Solar 

Los cargadores solares variarán en su funcionamiento según el fabricante. Sin embargo, existen algunas funciones que deben estar presentes para que su funcionamiento sea garantizado. Por ejemplo, se deben programar las indicaciones sobre el tipo de batería que se está usando (si es una batería AGM o una batería de Gel, por ejemplo), la capacidad que esta tenga y las tensiones.

Los cargadores recogerán la energía de los paneles solares. Un buen cargador podrá recogerla y gestionarla de forma rápida para poder alcanzar la carga máxima en el menor tiempo que sea posible. Esto sin poner en peligro la integridad de la batería.  

 

Tipos de controladores de carga

Existen dos tipos básicos de controlador de carga solar utilizados para sistemas fotovoltaicos pequeños según la serie y el tipo de derivación. Estos son controladores de una sola etapa que desconectan la matriz cuando el voltaje de la batería alcanza un nivel de voltaje alto durante la carga.

Controlador de carga de derivación: Desvía parte del panel solar y redirige la corriente de carga lejos de la batería. Durante la derivación de la matriz solar, se produce la disipación de calor y se requiere un gran disipador de calor para disipar el exceso de corriente.

 

Controlador de carga en serie: El interruptor en serie está incorporado entre el arreglo y la batería. El interruptor en serie del controlador se abrirá en función del estado de carga de la batería para interrumpir la corriente de carga del conjunto fotovoltaico. Este controlador en serie tiene una limitación con respecto a la capacidad de los componentes para manejar la corriente durante las operaciones de conmutación.

En las diferentes etapas de la carga de la batería, se requieren diferentes niveles de corriente de carga. Por lo tanto, los controladores de etapas múltiples se utilizan para proporcionar un método más eficiente para cargar la batería. A medida que la batería se acerca al estado de carga completo, su resistencia interna aumenta y el uso de una corriente de carga más baja desperdicia menos energía.

En términos generales, hay dos topologías diferentes de controladores de carga solar disponibles: el rastreador del punto de máxima potencia (MPPT) y la modulación de ancho de pulso (PWM). El rendimiento de cada uno de estos controladores no es el mismo y MPPT tiene un mejor rendimiento en comparación con el controlador PWM.

 

Controlador de carga solar PWM

PWM tiene una topología de controlador de carga solar menos costosa. Los módulos/conjuntos de energía solar fotovoltaica, así como las baterías, se conectan directamente al controlador de carga solar para su funcionamiento; se utiliza principalmente para la luz solar doméstica o los sistemas de energía domésticos.

El conjunto/módulo fotovoltaico solar está conectado continuamente a la batería y el voltaje más alto del conjunto fotovoltaico solar se reduce al nivel del voltaje del terminal de la batería. Mientras se carga la batería con el panel fotovoltaico solar, el voltaje de la batería aumenta y el controlador de carga solar garantiza que el voltaje de salida del panel solar sea mayor que el voltaje de la batería.

Los controladores de carga solar PWM son controladores de voltaje constante con regulación de dos etapas. En la primera etapa, el controlador cargará la batería con un voltaje más alto para que la batería pueda cargarse al 100%.

En la segunda etapa, después de que la batería esté completamente cargada, se reducirá el voltaje de los paneles solares para cargar lentamente la batería, de modo que la batería se mantenga cargada al 100 % del nivel de carga.

Este tipo de carga mantiene un nivel de carga del 100% de la batería mientras minimiza la pérdida de agua y la sobrecarga de la batería.

 

Controlador de carga solar MPPT

El controlador MPPT se considera un mejor controlador de carga solar en comparación con el controlador PWM.

El punto de máxima potencia de la curva I – V depende de la temperatura de funcionamiento del módulo y de la radiación que cae sobre el módulo. Por lo tanto, el punto Vmp de la matriz solar cambia continuamente debido a cambios en las condiciones climáticas.

El controlador rastrea el Vmp (voltaje en el punto de máxima potencia) y reduce el voltaje del panel solar al voltaje de la batería. En vista de la reducción de Vmp , dado que la potencia es el producto del voltaje y la corriente, eventualmente hay un aumento en la corriente para mantener la potencia del conjunto solar al mismo nivel y la potencia del conjunto generada en ese instante está disponible para su uso.

Idealmente, un módulo fotovoltaico solar con 36 células solares con un Vmp de 18 V se puede utilizar para cargar un banco de baterías de 12 V. Además, se puede utilizar un módulo fotovoltaico solar típico con más de 36 celdas (utilizado para un sistema conectado a la red: por ejemplo, un módulo fotovoltaico solar de 60 celdas) para cargar una batería de 12 V. 

De manera similar, dos módulos fotovoltaicos solares pueden cargar un banco de baterías de 24 V y tres módulos fotovoltaicos solares pueden cargar un banco de baterías de 48 V. El uso de módulos fotovoltaicos solares con más de 36 celdas con controlador MPPT allana el camino para usar otros módulos fotovoltaicos solares para sistemas fuera de la red con flexibilidad.     

 

Funciones de los controladores de carga

Una batería que alcanza un estado de carga (SOC) del 100 % no puede aceptar la energía procedente del panel solar. Cuando la matriz solar suministra corriente a un ritmo completo, es probable que el voltaje de la batería aumente a un nivel alto. 

Esta energía adicional no se absorbe y divide el agua en el electrolito en gases de hidrógeno y oxígeno. Esta división del agua provoca la pérdida de agua en la batería y podría provocar una pequeña explosión. Además, esta sobrecarga degradará la batería y es probable que la sobrecaliente. El voltaje más alto puede hacer que el inversor se apague o puede causar problemas a las cargas.

Por lo tanto, se requiere protección contra sobrecarga, lo que ayudará a reducir la cantidad de energía en la batería que alcanza el límite de sobretensión especificado. Y cuando el voltaje se reduce debido a la baja radiación solar o al aumento del uso de la carga, el controlador permitirá una carga máxima. El fenómeno anterior se denomina regulación de voltaje o protección contra sobrecarga, que es la función más importante de un controlador de carga solar.

 

Controlador de Carga Solar Victron

Los controladores de carga solar Victron son de los mejores que se pueden encontrar en el mercado. Este fabricante fotovoltaico de origen neerlandés es experto en soluciones para los sistemas off grid, por lo que ha desarrollado equipos que poseen gran capacidad para mantener las baterías solares en buen estado. 

Victron Energy ofrece cargadores solares tanto MPPT (Maximun Power Point Tracking) que significa Seguidor del Punto de Máxima Potencia, como los cargadores solares PWM (Pulse-Width Modulation), que quieren decir Modulación por Anchura de Pulsos.

Entre estos sus modelos son:

  • Cargadores Solares Serie SmarthSolar
  • Cargador Solar Serie BlueSolar
  • Cargadores Solares Serie RS.

Al mismo tiempo, Victron Energy posee su solución todo en uno denominada EasySolar, el cual posee en un mismo equipo a un inversor cargador con una gran variedad de otras funciones y beneficios. 

 

Cargadores solares en Chile

Si está buscando un controlador de carga solar en Chile, en EMAT podrá encontrarlos. Somos distribuidores oficiales de Victron Energy por lo que disponemos de todas sus series de cargadores solares que le permitirán cuidar de la vida de sus baterías.

Además, si requiere algún tipo de asistencia técnica sobre estos equipos, nuestro equipo le brindará un acompañamiento completo sobre estos. ¡Contáctenos y será un placer apoyarlo con su instalación fotovoltaica!