Il miglior controller solare MPPT o PWM per il camper

16 dicembre 2022 di Mark Allinson Lascia un commento

I regolatori di carica PWM e MPPT sono entrambi dispositivi molto utilizzati per caricare le batterie utilizzando l'energia prodotta dai pannelli solari su camper e barche e, ovviamente, nelle installazioni fisse.

Il controller PWM è un interruttore che collega i pannelli solari alla batteria di servizio. Questo dispositivo può ridurre sostanzialmente la tensione delle riunioni fino a raggiungere quella del banco batterie.

Il controller MPPT, invece, è più sofisticato (e più costoso): regola la tensione di ingresso per raccogliere la massima potenza possibile dai pannelli solari.

Quindi trasforma questa potenza per soddisfare i requisiti di tensione della batteria. MPPT disaccoppia la tensione dei pannelli da quella della batteria in modo che possano esserci una batteria da 12 volt e pannelli collegati in serie per produrre 36 volt.

Tutti generalmente accettano che il controller MPPT abbia prestazioni superiori a quelli di tipo PWM nei climi temperato-freddi. Al contrario, entrambi i controller mostrano le stesse prestazioni nei climi subtropicali e tropicali.

In questo articolo, però, descriveremo nel dettaglio l'effetto della temperatura, parametro che, per quanto riguarda l'utilizzo in camper, diventa fondamentale per stabilire cosa è meglio fare quando si considera l'acquisto di uno di questi dispositivi.

Consideriamo come esempio un semplice pannello solare da 100 W con 36 celle monocristalline. Questo pannello classico è installato su molti camper di tutti i giorni. Ipotizziamo di trovarci in una situazione in cui la temperatura esterna è di 25° C e la radiazione solare è pari a 1000 W/m² (vedi nota sotto).

La potenza massima del nostro pannello di riferimento ha una tensione massima del punto di alimentazione di 18 Volt e una corrente di 5,56 A (18 V x 5,56 A = 100 W), quindi per ottenere il massimo da questo pannello solare, è necessario scegliere un regolatore di carica che può sfruttare il punto di massima potenza, che è ciò che fa un dispositivo MPPT.

La tensione di ingresso di un controller PWM è, in linea di principio, uguale alla tensione della batteria. Collegato alla sua uscita (più perdite di tensione nel cablaggio e nel controller) che nel caso dei camper è solitamente di 12 Volt.

Trovandoci nelle condizioni sopra specificate, quindi, il pannello solare, come avrete capito, non viene utilizzato nel punto della sua massima potenza.

Grazie al suo microprocessore e al sofisticato software, il controller MPPT rileverà quindi il punto di massima potenza e, nell'esempio sopra riportato, sarà in grado di impostare la tensione di uscita del pannello solare a 18 V e quindi assorbirne 5,56 A. Cosa succede dopo?

Il regolatore di carica MPPT è un trasformatore CC-CC (corrente continua) in grado di trasformare l'energia da una tensione più elevata a una potenza a una tensione inferiore.

La quantità di energia non cambia (tranne che per una piccola perdita nel processo di trasformazione). Pertanto se la tensione di uscita è inferiore alla tensione di ingresso, la corrente di uscita sarà superiore alla corrente di ingresso in modo che il prodotto P = V x I rimanga costante.

Quando viene caricata una batteria da 12 Volt, il regolatore MPPT imposta la tensione di uscita su un livello più alto, ad esempio 13 Volt. Pertanto, la corrente in uscita verrà calcolata come 100 W/13 V = 7,7 A.

Il regolatore PWM non è un trasformatore CC-CC. Il controller PWM è un interruttore che collega il pannello solare alla batteria. La riunione e la batteria avranno quasi la stessa tensione quando l'interruttore è chiuso. Supponendo che si tratti di una batteria scarica, la tensione di carica iniziale sarà di circa 13 V.

Considerando una perdita di tensione di 0,5V sul cablaggio più la perdita intrinseca del controller, il pannello sarà quindi a 13,5V. La tensione aumenterà quindi lentamente man mano che aumenta lo stato di carica della batteria.

Quando viene raggiunta la tensione di assorbimento (vedi curva IUIU per la carica di batterie AGM), il controller PWM inizia a disconnettere e ricollegare il pannello per evitare sovraccarichi (da cui il nome: Controller modulato in larghezza di impulso).

Fatte queste considerazioni riprendiamo l'esempio e vediamo che con una tensione di carica della batteria di 13 V e quella dei pannelli a 13,5 V, non ci troviamo a lavorare nel punto di massima potenza della conferenza ma solo nel momento in cui , la curva corrente-tensione produce circa 6 A. Considerato quanto sopra otterremo una corrente di carica pari a = 81W, il 19% in meno rispetto ai 100 ricevuti con il controller MPPT.