Come scegliere un regolatore di carica

Il compito più importante di tutti i regolatori di carica fotovoltaici è quello di caricare correttamente le batterie e di dar loro la massima durata possibile. Oggi sono disponibili molte marche e modelli di regolatori di carica ( o controller), ma è meglio ottenere il maggior numero di opzioni al miglior prezzo. E soprattutto è importante scegliere il controller giusto per le proprie esigenze.

Sia che tu stia costruendo un sistema FV per la tua casa per le vacanze o un camper, fintanto che hai un sistema fotovoltaico a batteria, avrai sicuramente bisogno di un regolatore di carica solare per il tuo sistema FV off-grid. Perché? Il motivo è che i tuoi pannelli fotovoltaici possono produrre una tensione molto più alta di quella che le tue batterie possono sopportare. Senza un regolatore di carica protettivo si può arrivare a sostenere costi inutili per le riparazioni.

Un regolatore di carica è un dispositivo di protezione inestimabile che protegge le batterie solari anche dal sovraccarico. Di conseguenza, prolungherà la durata delle batterie, consentendoti di risparmiare i soldi e il fastidio di sostituire quelle pesanti batterie al piombo-acido a ciclo profondo. I regolatori di carica sono particolarmente adatti per le batterie al litio-ferro-fosfato poiché una volta completamente carica, il controller rimane alla tensione di mantenimento impostata di circa 13,6 V per il resto della giornata.

Un regolatore di carica può essere definito come un dispositivo posto tra la batteria ed i pannelli solari, in modo da regolare la quantità di energia che fluisce dentro e fuori la batteria. Un controller è utile per tutti i tipi di fonti di energia tra cui fotovoltaico, idroelettrico, eolico e rete elettrica. Esso (1) previene il sovraccarico della batteria, (2) blocca la corrente inversa che rifluisce fuori dalla batteria e (3) effettua il controllo del carico automaticamente a seconda delle esigenze della batteria.

La scelta del giusto regolatore di carica per la tua batteria è essenziale per ottenere le migliori prestazioni dal tuo sistema fotovoltaico off-grid. Esistono diversi tipi di regolatori di carica, ciascuno progettato per adattarsi a un particolare sistema di energia solare. Durante lo shopping la maggior parte delle persone si perde nei dettagli tecnici e non è sicura del tipo di unità che dovrebbe scegliere, quindi finisce per acquistare un apparecchio non adatto. Ecco quindi una facile guida.

I tre tipi principali di regolatori di carica

Esistono sul mercato tre tipi di controller di carica:

• Controller di carica shunt (semplici controlli On / Off)

Come suggerisce il nome, questi sono apparecchi semplici. Sono progettati per consentire a una quantità massima di corrente di fluire attraverso un diodo di blocco e si attivano automaticamente una volta raggiunta una tensione di soglia superiore, impedendo così alla batteria di caricarsi ulteriormente. Se la carica della batteria scende al di sotto di una tensione di soglia inferiore, si spengono automaticamente per consentire l’ingresso di corrente. Fino alla carica completa, il controller regolerà l’array di corrente che fluisce.

Un controller di carica shunt ha transistor shunt per controllare la tensione in uno o due passaggi. Questo controller fondamentalmente si limita a cortocircuitare il pannello fotovoltaico quando viene raggiunta una certa tensione. Il loro principale carburante per mantenere una nota buona reputazione è la loro qualità incrollabile: hanno così pochi componenti, c’è molto poco da rompere.

• Modulazione di larghezza di impulso (PWM)

Si tratta di controller di tipo standard progettati per ridurre al minimo la quantità di corrente che scorre nella batteria, quando si avvicina al punto di carica massimo impostato. Quando la batteria è carica, il controller utilizza l’ “effetto di gocciolamento” consentendo solo piccole quantità di corrente in modo da mantenere la batteria carica. Se l’alimentazione di energia solare è costante, i regolatori di carica PWM possono mantenere indefinitamente la carica completa della batteria.

• Tracciamento del punto di massima potenza (MPPT)

Sono il tipo più recente, costoso e sofisticato di regolatori di carica che possono essere utilizzati per accoppiare batterie e pannelli con tensioni diverse. Questi controller regolano la corrente che scorre nelle batterie consentendo una tensione molto più elevata nei fili dai pannelli solari. Inoltre impediscono il flusso inverso di energia dalle batterie al pannello quando cessa la fornitura di energia solare, consentendo così al sistema di energia fotovoltaica di funzionare in modo ottimale in ogni momento.

I regolatori di carica shunt oggi non sono così comunemente usati a causa delle loro funzioni limitate. Per utilizzare il controller PWM, le batterie e i pannelli solari devono avere la stessa tensione. Ad esempio, è necessaria una batteria da 12V per il collegamento a un controller di carica PWM da 12V. Quindi il controller è considerato più adatto per piccoli sistemi solari che utilizzano basse tensioni.

La differenza tra i regolatori di carica PWM e MPPT è che il PWM non è efficiente come l’MPPT. L’MPPT è il più comune oggigiorno e può farti guadagnare fino al 30% di potenza in più rispetto ai controller PWM. I controllori MPPT consentono inoltre di collegare in serie le stringhe dei pannelli per tensioni più elevate, mantenendo l’amperaggio più basso e le dimensioni dei cavi più piccole, soprattutto per i cavi lunghi fino al campo fotovoltaico.

Il regolatore di carica PWM è una buona opzione a basso costo:

• Per sistemi fotovoltaici più piccoli
• Dove l’efficienza del sistema non è critica, ad es. Carica di mantenimento.
• Per pannelli solari con una tensione di alimentazione massima (Vmp) fino a 18V per caricare una batteria da 12V (36V per batteria da 24V, ecc.).

Il controller MPPT è invece il migliore:

• Per sistemi più grandi in cui vale la pena raccogliere un ulteriore 20% * o più di energia
• Quando la tensione del campo solare è sostanzialmente superiore alla tensione della batteria, ad es. utilizzando pannelli di casa, per caricare batterie 12V

Altri aspetti da considerare nella scelta del controller

Quando si sceglie un regolatore di carica ci sono alcuni passaggi che è necessario seguire per assicurarsi di ottenere il controller giusto per il lavoro. La cosa migliore che puoi fare è utilizzare gli strumenti di dimensionamento del produttore offerti sui loro siti web. L’altra opzione è chiamare il produttore: i loro venditori di solito saranno felici di aiutarti a scegliere il controller migliore. Ci sono alcune cose che devi considerare quando selezioni un regolatore di carica adatto. Eccole:

1. Fabbisogno energetico

Se, ad esempio, hai bisogno di un sistema di energia fotovoltaico per alimentare tutta la tua casa, ad esempio per l’illuminazione, la cucina e il riscaldamento, un regolatore di carica MPPT è l’ideale. Lo stesso caso si applica se si desidera attivare una struttura di ufficio. I regolatori di carica MPPT possono gestire comodamente correnti più elevate e utilizzarle in modo efficace. Sono utili anche quando i piani futuri prevedono l’acquisizione di più pannelli solari. Tuttavia, se è necessaria l’energia solare solo per un sistema fotovoltaico più piccolo, come la ricarica di dispositivi portatili e l’illuminazione di una o più stanze, si consiglia un regolatore di carica PWM.

2. Budget

Sei attento al budget e il tuo fabbisogno energetico non è molto elevato? Allora scegliere un PWM sarebbe più sensato poiché i regolatori di carica MPPT tendono ad essere costosi. Di solito, diversi produttori offrono prezzi diversi e più funzionalità ha un regolatore di carica, più è probabile che tu spenda per esso.

3. Temperatura di conservazione

La temperatura influenza l’efficienza dei regolatori di carica. Il PWM funziona al meglio in ambienti caldi poiché sono progettati per funzionare con la tensione della batteria. Considera che un MPPT funziona meglio in ambienti freddi e quando la batteria è scarica, poiché questi controller possono funzionare al di sopra della tensione della batteria.

4. Facilità di installazione

Tutto dipende dalle dimensioni e dalla raffinatezza di un regolatore di carica. Se non sei in grado di installarlo da solo, dovrai assumere un esperto, il che significa costi aggiuntivi. A causa della loro natura complessa, i controller MPPT possono creare difficoltà durante l’installazione rispetto al PWM. Con le sofisticate funzionalità di un moderno MPPT, potrebbe essere necessario accantonare fondi per assumere un esperto durante le procedure di installazione e manutenzione.

5. Garanzia del produttore

Assicurati di controllare la garanzia di un regolatore di carica prima di acquistarlo in modo da assicurarti che se qualcosa va storto, hai la possibilità di restituirlo o di farlo riparare liberamente. Una garanzia di 1 anno o più è considerata ideale. Durante l’acquisto, scopri i termini e le condizioni che regolano la tua garanzia per evitare di violarli.

6. Sicurezza

Ricorda che la tua sicurezza dovrebbe essere sempre la prima cosa. Alcune persone considerano l’energia solare inferiore rispetto alla rete elettrica come rischi, quindi la considerano meno pericolosa per la vita, ma in realtà lo è! Secondo quanto riferito sul web, in passato si sono verificati diversi incidenti causati dall’energia solare. Per evitare ciò, se non sei sicuro di come gestire i dettagli tecnici che coinvolgono un regolatore di carica, cerca servizi professionali.