Posso collegare direttamente un pannello solare a una batteria 12 V?

Quando la luce solare colpisce le celle di un pannello solare, produce una reazione chimica e genera corrente continua (DC). Il pannello solare trasmette questa corrente alla batteria. La corrente viene utilizzata per caricare la batteria e può essere utilizzata anche per far funzionare elettrodomestici e altri dispositivi. Se il pannello solare è collegato direttamente alla batteria, tutta la corrente viene immessa nella batteria. Una batteria da 12 V ha bisogno di soli 12 volt, al massimo 14,4 V per caricarsi. Un pannello solare da 12V produce fino a 20V. Se metti 20 volt in una batteria da 12 volt, si sovraccaricherà. Questo danneggerà la batteria e qualsiasi dispositivo o apparecchio ad essa collegato. Installando un regolatore di carica, questo può essere evitato, poiché esso regolerà la corrente che scorre nel sistema.

Uscita di tensione e corrente del pannello solare

I pannelli solari sono dispositivi insoliti con caratteristiche operative speciali. I 4 parametri di funzionamento più importanti sono:

  • potenza massima (Pmax)
  • tensione a circuito aperto (Voc)
  • corrente di cortocircuito (Isc)
  • corrente di potenza massima (Imp)
  • massima tensione di alimentazione (Vpm).

La tensione e la corrente del pannello solare sono indicate sull’etichetta: Voc, Isc, Vpm e Imp sono riportati sull’etichetta del pannello solare

Cos’è il Voc? La tensione a circuito aperto è il valore dei volt CC misurati attraverso i cavi del pannello solare. Per un tipico pannello da ’12 volt’ a 36 celle è compreso tra 21-22 volt.

Cos’è la Isc? La corrente di cortocircuito viene misurata collegando insieme i cavi del pannello tramite un amperometro. Questo non è pericoloso poiché la tensione del circuito scende a zero, quindi non c’è alimentazione per causare surriscaldamento o danni.

Quanta corrente può produrre un pannello solare?

L’etichetta sopra mostra che una corrente di 5,75 ampere scorre quando la tensione del pannello è di 17,4 volt. Se moltiplichi questi insieme ottieni la potenza nominale del pannello, che è di 100 watt.

Questi due valori sono molto importanti ed è noto come Maximum Power Point o MPP, o punto di massima potenza.

Il punto di massima potenza è il punto in cui la tensione e la corrente si combinano per fornire la massima potenza (Pmax) che un pannello solare può fornire.

Ciò si verifica quando la resistenza del carico corrisponde alla resistenza interna del pannello solare, denominata Resistenza caratteristica del pannello. Un valore tipico per un pannello solare da 100 watt può essere di circa 3 ohm.

Puoi caricare una batteria da 12V direttamente da un pannello solare?

La resistenza interna di una batteria al piombo varia in base al suo stato di scarica, ma supponiamo che sia di circa 1 ohm.

Sappiamo che la massima potenza fluisce quando la resistenza del carico è uguale alla Resistenza Caratteristica del pannello. In questo esempio la batteria potrebbe caricarsi, ma in modo molto inefficiente.

Inoltre, non abbiamo idea di quale sia la tensione attraverso i terminali, che determina quanta corrente scorre nella batteria. Sarebbe meglio non essere lasciato solo a lungo!

A meno che il pannello solare non sia molto piccolo, come un caricabatterie di mantenimento, per caricare la batteria dovrebbe sempre essere utilizzato un regolatore di carica solare. I controller moderni hanno impostazioni per tutti i tipi di batterie, piombo-acido e litio.

Perché è necessario un regolatore di carica per collegare le batterie ai pannelli solari

Un regolatore di carica gestisce la corrente elettrica che entra nella batteria, mantenendola a un livello di sicurezza. Questo dispositivo garantisce la carica della batteria al livello ottimale senza rischio di surriscaldamento o sovraccarico. Alcune delle caratteristiche più importanti di un regolatore di carica sono le seguenti:

  • Display: il controller dovrebbe visualizzare gli ampere del pannello solare, la tensione della batteria e il livello di carica.
  • Connessione/sconnessione automatica a bassa tensione: si accende quando la batteria è carica e si spegne quando la carica è bassa
  • Ricarica multistato: regola la potenza della batteria in base al livello di carica della batteria per prestazioni ottimali.

Le batterie al piombo sono le più diffuse e con buone ragioni. La loro capacità di accumulo elettrico è grande e si scaricano rapidamente. Tuttavia, i livelli della batteria al piombo non dovrebbero scendere al di sotto del 50% in quanto ridurranno la durata della vita.

Le batterie al piombo hanno spesso una tensione di 2 V e sono composte da celle che generano la potenza richiesta. Nelle batterie a energia solare, sono 12 volt. Queste sono chiamate batterie a ciclo profondo perché si caricano durante il giorno e si scaricano di notte.

Quindi il modo migliore per evitarlo è installare un controller di carica. Il controller proteggerà la batteria e garantirà che solo la giusta quantità di corrente entri nel sistema. La seguente guida passo passo mostra come è fatto.

Di che tipo di regolatore di carica solare ho bisogno?

Ricordi che ho parlato del punto di massima potenza di un pannello solare? Un regolatore di carica MPPT regola la sua resistenza interna in modo che corrisponda a quella del pannello, assorbendo così la massima potenza dal pannello in modo sicuro.

È stato dimostrato che i regolatori di carica solare MPPT sono circa il 30% più efficienti di PWM, quindi caricheranno la batteria il 30% più velocemente.

I controller PWM sono più primitivi ed economici. Dipende se stai cercando la massima efficienza o se hai tutto il tempo per caricare le batterie.

Mantenitore di carica della batteria

Collega il pannello solare alla batteria con un convertitore buck-boost impostato su 13,5 volt.

Se vuoi solo mantenere una batteria in condizioni di piena carica, c’è un modo per collegare qualsiasi pannello solare ad alta potenza alle tue batterie senza pericolo di sovraccaricarlo e danneggiarlo internamente.

Un convertitore buck-boost accetta l’ingresso di tensione CC e l’utente può limitare la tensione di uscita CC. Un modello di convertitore buck-boost che accetta richiede fino a 30 V è perfetto per un singolo pannello solare.

Se si impostano i volt di uscita su una tensione di mantenimento tipica di 13,5 V, la batteria rimarrà in ottime condizioni in completa sicurezza.

Fissa l’uscita fino a 14 volt e il dispositivo aumenterà la corrente di carica se necessario, ma ricorda di monitorarlo e non lasciarlo collegato a tempo indeterminato.

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