Um controlador de carga solar é um equipamento que controla a tensão e a corrente elétrica que os painéis solares fornecem a uma bateria. Os controladores de carga verificam o estado de carga da bateria para otimizar o processo de carregamento e a vida útil do dispositivo
Um controlador de carga solar é especialmente projetado para um sistema fotovoltaico.
O controlador de carregamento pode ser fornecido como um dispositivo separado (por exemplo, uma unidade eletrônica em uma turbina eólica ou sistema solar fotovoltaico) ou como um microcircuito para integração em uma bateria ou carregador.
Os painéis solares são projetados para fornecer uma tensão mais alta do que a tensão final de carregamento das baterias. Isso garante que os painéis solares sejam sempre capazes de carregar a bateria, mesmo quando a temperatura das células da bateria é alta e a tensão gerada diminui.
Para que serve um controlador de carga?
Os reguladores de carga executam as seguintes funções:
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Eles verificam o estado de carga da bateria.
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Eles otimizam o processo de carregamento limitando a velocidade de carregamento e descarregamento.
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Eles prolongam a vida útil do dispositivo.
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Eles protegem o banco de baterias de possíveis sobrecargas.
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Forneça uma corrente maior que a corrente de auto-descarga, mas menor que a corrente máxima de carga para evitar a destruição da bateria.
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Compensação de diferenças nos fluxos de energia quando a energia é fornecida ao consumidor ao mesmo tempo que a bateria está sendo carregada.
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Medição de temperatura (usando um sensor de temperatura) para desligamento de emergência de carga fria ou durante superaquecimento.
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Medição de pressão para desligamento de carga de emergência em caso de vazamento de gás.
Por que a sobretensão da bateria deve ser controlada?
Esta sobretensão tem duas desvantagens:
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Por um lado, perde-se uma pequena parte da energia máxima teórica que o painel fotovoltaico pode fornecer (10%), que seria obtida se trabalhasse com tensões ligeiramente superiores às impostas pela bateria.
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Por outro lado, quando a bateria atinge seu estado de carga total, ela não atingirá seu potencial máximo que o painel solar teoricamente pode fornecer, e o painel solar continuará tentando injetar energia nos terminais da bateria, o que causará uma sobrecarga que danificará a bateria. bateria que pode danificá-la.
Parâmetros de um controlador de carga solar
Os parâmetros que definem um regulador são:
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Tensão máxima admitida ou tensão máxima de regulação: é o valor da tensão nominal máxima que o regulador permite aplicar à bateria.
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Intervalo de histerese superior: é a diferença entre a tensão máxima de regulação e a tensão na qual o regulador permite a passagem de toda a corrente produzida pelos painéis solares. Para um valor de tensão intermediário, o regulador permite a passagem de uma fração da corrente produzida pelos painéis fotovoltaicos, que é menor quanto mais próxima a tensão dos terminais da bateria estiver do valor máximo de regulação.
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Tensão de corte: tensão na qual as cargas consumidoras são desconectadas automaticamente para evitar sobrecarga da bateria.
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Menor intervalo de histerese: é a diferença entre a tensão de desconexão e a tensão na qual as cargas podem se conectar de volta à bateria.
Características usuais dos reguladores de carga
Os parâmetros a seguir definem as características mais comuns dos reguladores de carga usados em instalações solares fotovoltaicas autônomas:
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Proteção contra sobrecarga do acumulador (alto corte): esta é a função básica do regulador. Evita que a bateria aqueça, perca água do eletrólito e oxide as placas.
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Alarme de bateria fraca: indicadores sonoros / luminosos que indicam que a bateria está suficientemente descarregada. A partir deste momento, o usuário pode moderar o consumo, o que evitará uma descarga prejudicial e excessiva do acumulador.
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Desconexão de bateria fraca (low bateria cut off): esta função faz com que o regulador corte o fornecimento de corrente aos consumidores se o nível de carga do acumulador estiver muito baixo e, portanto, corre o risco de uma descarga profunda, fato que causaria problemas de sulfatação.
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Proteção contra curtos-circuitos: esta função permite, por meio de um fusível, proteger o regulador, bem como a saída do acumulador de sofrer altas correntes em caso de curto-circuito em algum dos circuitos de consumo da instalação.
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Visualização de funções: a maioria dos reguladores possui algum sistema visual que permite obter informações sobre o estado da instalação, simplesmente com alguns indicadores informando que os painéis estão dando energia, se a bateria está carregada ou descarregada, ou mais cuidadosamente através de indicadores dos níveis de carga atuais , voltagem da bateria...
Tipos de reguladores de carga solar
Existem dois tipos de controladores de carga solar:
Controlador de carga solar PWM
Os reguladores PWM modulam a corrente por pulsos. Ele só corta o fluxo de corrente entre os módulos fotovoltaicos e as baterias quando estas baterias estão totalmente carregadas.
Este tipo de regulador de bateria deve funcionar com a mesma tensão nominal entre os painéis solares e as baterias. Para isso, os painéis solares nem sempre funcionam na potência máxima, razão pela qual o desempenho da instalação fotovoltaica diminui, pois parte da energia gerada é perdida. Pelo contrário, são mais baratos.
Existem controladores PWM projetados para trabalhar com tensões de 12V, 24V e 48V.
Controlador de carga solar MPPT
Os reguladores MPPT (rastreamento de ponto de potência máxima) são projetados para aproveitar a máxima produção do painel fotovoltaico.
Este tipo de controlador solar ajusta essa tensão à exigida pela bateria de forma eficiente, ganhando intensidade e conservando a potência total de produção.
Esta opção é mais cara que os reguladores PWM, mas a melhor capacidade de aproveitamento da produção elétrica das células solares compensa o custo extra.
O controlador solar MPPT inclui um transformador DC-DC e um controlador de ponto de potência máxima. O transformador DC-DC converte corrente contínua de alta tensão em corrente contínua de baixa tensão durante o carregamento da bateria.
Sistemas de segurança
O regulador de carga tem a missão de regular a corrente absorvida pela bateria para que ela nunca fique perigosamente sobrecarregada. Por este motivo, detecta e mede constantemente a tensão da bateria e o estado de carga.
Se esses parâmetros atingirem um determinado valor, ele atua de duas maneiras possíveis:
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Cortar o fluxo de corrente para a bateria
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Deixando apenas uma parte para passar para mantê-lo em um estado totalmente carregado, sem ultrapassá-lo.
Essa corrente mínima é chamada de corrente flutuante e ocorre quando a bateria está totalmente carregada e recebendo energia suficiente para mantê-la nesse estado.
O que é um diodo de bloqueio?
Um elemento especialmente importante que muitos reguladores incorporam é um diodo de bloqueio.
O diodo de bloqueio permite que a corrente flua em uma direção apenas a partir dos painéis da bateria e não na outra direção. Este diodo é necessário quando a radiação solar é baixa e a tensão da bateria é maior que a dos painéis fotovoltaicos, evitando assim que a bateria seja descarregada pelos painéis solares fotovoltaicos.
