• Carlos Arteaga

Controladores de Carga

Controladores de carga

Cuando el Sol está brillando, un panel solar está listo para producir electricidad. Todo lo que se necesita para obtener los electrones en los alambres que se mueven, es un circuito completo. Sin embargo, si en los sistemas aislados las baterías están llenas y se genera más energía de la que se consume, ocurrirá una sobrecarga. Esto puede causar daños permanentes en las baterías. Ahí es donde los reguladores protegen las baterías. El más simple es un interruptor manual que desconecta el generador fotovoltaico cuando el banco de la batería está llena. Sin embargo, ya que el daño de la batería puede suceder rápidamente, se necesita una solución automatizada. Los reguladores de carga modernos pueden: · Evitar la sobrecarga con un régimen estricto de ciclos de carga saludables. · Ecualizar las baterías en un periodo establecido. · Registrar, almacenar y enviar información a un ordenador o Internet. · Controlar automáticamente otro equipo en el sistema de acuerdo a la tensión del banco de baterías. · Comunicarse con los otros componentes del sistema para ofrecer el mejor rendimiento. Avances en reguladores Los controladores de carga primero eran interruptores que controlaban el voltaje y se desconectaban del generador fotovoltaico al llegar a cierto voltaje. Cuando la tensión se reducía a otro punto más bajo, se re conectaba. Estos controladores protegían las pilas de una sobrecarga, pero fueron incapaces de proporcionar el régimen de carga de tres etapas para una mayor duración.

La llegada de los controladores de pulso ancho modulado (PWM) hace eficiente la carga de tres etapas. Esta tecnología carga las baterías con pulsos eléctricos de alta frecuencia, y puede cambiar continuamente la intensidad de corriente entregada por la variación de los pulsos. Cuando las baterías están descargadas, el controlador PWM detecta esto desde el voltaje de baterías y se mantiene encendido para entregar plena disposición actual; esta etapa de la carga se llama “mayor”. La siguiente etapa se llama "absorción" y se produce cuando las baterías se acercan a un estado de carga lleno. El controlador mantiene la batería de tensión constante durante un período de tiempo, y se incrementa el tiempo de apagado en lo que se llenan las baterías. La "flotación" es la etapa cuando las baterías están llenas. El banco de baterías recibe suficiente corriente para mantenerla a una tensión constante, pero por debajo del punto en el que se produce la gasificación excesiva. El gas producido es hidrógeno explosivo y desciende el nivel del electrolito en una batería, por lo que es fundamental para controlar cuidadosamente la etapa de flotación de la carga. Si el nivel de electrolito baja aun ligeramente por debajo de la parte superior de las placas de plomo, la batería se encontrará dañada. Lo puntos de referencia del controlador para las tres fases de carga deben ajustarse a las especificaciones adecuadas para el tipo de baterías y el voltaje.


Desviación de carga Algunos reguladores de carga tienen un "modo de desvío", donde está conectado directamente al banco de baterías y envía una tasa variable de intensidad de corriente de las baterías para los elementos de calefacción u otras cargas. Esto se utiliza sobre todo en turbinas eólicas o hidroeléctricas conectadas al sistema. Deben tener siempre una carga completa conectada porque si se acelere demasiado, se podría dañar la turbina. El modo de desvío rara vez se utiliza con sistemas fotovoltaicos, ya que los módulos no tienen que estar siempre cargados. Control de carga Algunos reguladores tienen un modo "control de carga", que se utiliza a veces como una "desconexión de bajo voltaje". Cuando el voltaje de la batería cae por debajo de cierto punto, el regulador de carga desconecta cargas del sistema. Este modo se utiliza para prevenir daños a la batería sólo en sistemas más pequeños de corriente continua. Seguimiento del punto de potencia máxima



Una reciente innovación en los reguladores de carga fotovoltaica se llama seguimiento del punto de potencia máxima (MPPT de Maximum power point tracking). Escanea tanto el banco de baterías y la tensión del campo fotovoltaico a intervalos regulares, y calcula el ajuste óptimo entre el sistema y el banco de baterías. MPPT es capaz de transformar voltios a amperes y viceversa. Bajo ciertas condiciones, tales como el clima frío, los días nublados o bajo horizonte luz del sol, son posibles ganancias de energía de hasta de un 35%. Los reguladores MPPT tienen otra gran ventaja de permitir a los sistemas fotovoltaicos de mayor voltaje, que operen de manera más eficiente y requieran tamaños de cable más pequeñas. En algunos casos, especialmente cuando el sistema debe estar ubicado a gran distancia de la orilla de la batería, el coste adicional de MPPT se compensa con los ahorros de la posibilidad de utilizar cable de menor calibre. Tenga cuidado con algunas advertencias al elegir entre controladores MPPT y los que no son. En primer lugar, todos los módulos fotovoltaicos que alimentan un controlador MPPT deben ser idénticos. La mezcla de módulos de diferentes fabricantes; utilizando diferentes tecnologías fotovoltaicas; o utilizando módulos con diferentes voltajes y diferentes grados de energía deben ser evitados, podrían dañarse los módulos. Tenga cuidado al medir las cadenas de la serie de módulos fotovoltaicos que alimentan un controlador MPPT. Si se excede el máximo voltaje permitido, el controlador se puede dañar permanentemente. Recuerde que los módulos producen voltajes más altos en un clima frío, por lo que una serie de tres módulos de 45V en serie para 135

V podría ser muy bueno durante el verano para un controlador MPPT con voltaje máximo de 150 V, pero pude dañar el controlador cuando hace frío y soleado. Es necesario tener precaución extra en el diseño y la instalación de sistemas fotovoltaicos superior a 48 V. Todas las cajas de conexiones e interruptores automáticos deben estar clasificados para el voltaje máximo del sistema de corriente continua, pues los arcos eléctricos de corriente continua son difíciles de extinguir y pueden causar un incendio. Descargas eléctricas accidentales durante la instalación de al menos 48 V pueden ser letales a voltajes más altos. Contrate a un profesional si tiene la más mínima duda de su capacidad para instalar el sistema de forma segura. La elección de un regulador En primer lugar, limitar sus opciones a los reguladores que funcionan con el voltaje de baterías, que normalmente será de 12, 24 o 48V. A continuación, calcule la corriente máxima que su controlador tendrá que manejar. Divida los voltios del campo fotovoltaico por la tensión del sistema para obtener la corriente. A continuación, añada un 25% de margen de seguridad para tener en cuenta las condiciones de irradiación superiores. Por ejemplo, un controlador nominal de 40 A posiblemente podría manejar 480 W en un banco de 12V de la batería; 960W en un banco de 24 V; y 1.920 W en un banco de 48 V. Después de tener el 25% adicional, los valores máximos se convierten en 384 W, 768 W y 1.536 W, respectivamente. A continuación, decida en una tensión de campo fotovoltaico. Si va con un controlador sin MPPT, la tensión del campo nominal debe coincidir con la tensión nominal de la batería. Si utiliza un controlador MPPT, muchos fabricantes tienen una hoja de cálculo en línea pre-cargado con las especificaciones de muchos módulos fotovoltaicos populares. La hoja de cálculo también tendrá en cuenta la temperatura en función del rendimiento de tensión de los módulos, necesaria para proteger el controlador de voltaje elevado durante el clima frío. Si no incluye una hoja de cálculo, usted necesitará utilizar la hoja de especificaciones del fabricante de módulos fotovoltaicos (junto con la temperatura baja récord de su área) para determinar qué tan alta la tensión del módulo podría ir durante el tiempo. Utilice esta cifra para calcular cuántos módulos se pueden colocar de forma segura en serie. Otras características Display digital puede ser útil para mirar el controlador y ver como el generador fotovoltaico se está desempeñando, qué etapa de carga del controlador se está utilizando, y cuál es el voltaje de las baterías. Medición remota. En vez de ir a la ubicación del controlador para comprobar el rendimiento, algunos tienen pantallas remotas opcionales que se pueden montar en cualquier lugar que sea conveniente, utilizando un cable de bajo costo para conectar al controlador. Sensor de temperatura. Las baterías varían en su capacidad de recarga en función de los datos de temperatura, por lo que un controlador puede utilizar la temperatura de batería para ajustar la carga. Pero debido a que un regulador nunca debe ser montado dentro de un armario de baterías, los sensores de temperatura están disponibles con control remoto. Mandos de control. Un regulador de carga que puede realizar otras tareas en función de voltaje de la batería puede ser útil. Puede controlar mandos para la ventilación del banco de baterías que se encienden sólo cuando las baterías están desprendiendo gas. Los mandos de control sólo manejan cargas muy pequeñas. Las más grandes pueden requerir una mayor potencia de mando externo separado. Ecualización. Si sus baterías requieren ecualización regular, algunos controladores le permiten igualar el uso de electricidad solar en un día soleado, en lugar de quemar combustible con un generador de motor. Las ecualizaciones automáticas programadas están disponibles en algunos controladores. Si su batería puede dañarse por la igualación (por ejemplo, como muchas baterías de plomo-ácido pueden), verifique y vuelva a comprobar que esta función está desactivada. Además, tenga en cuenta que algunos generadores fotovoltaicos no pueden entregar los amplificadores necesarios para igualar plenamente un banco de baterías, por lo que el generador o carga de rejilla pueden seguir siendo necesaria. Referencias Fink, D. (2011-2012). Charge Controllers. BUYER’SGUIDE. Home Power, 106-111.


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