Regulator MPPT i PWM różnice

Do czego służy regulator ładowania?

Solarny regulator ładowania to serce systemu fotowoltaicznego. Łączy ze sobą panel słoneczny oraz akumulator żelowy. Zapewnia poprawną charakterystykę ładowania akumulatora. Zabezpiecza go przed nadmiernym rozładowaniem a także przed zbyt wysokim napięciem podawanym z panela słonecznego. Pełni również funkię diody blokując przepływ wsteczny napięcia z akumulatora do panela nocą kiedy nie ma słońca. W końcu pełni rolę informacyjną prezentując na wyświetlaczu LCD lub LED stan regulatora, jego ewentualne awarie a także czy system w danej chwili ładuje akumulator oraz stan naładowania. Regulator ładowania bez znaczenia jaki jest konieczny w każdym systemie solarnym. Bez jego obecności bardzo szybko zniszczymy akumulator np przez zbyt wysokie napięcia lub zbyt głębokie rozładowanie.

Rodzaje regulatorów ładowania

Tak naprawdę wyróżniamy dwa rodzaje, pierwszy tradycyjny z systemem PWM oraz drugi zaawansowany układ ze śledzeniem punktu mocy MPPT. Różnice tych dwóch układów będą opisane poniżej.

Urządzenie regulujące przepływ energii między panelem słonecznym a akumulatorem mogą być różne od tych najprostszych z diodami led do tych bardziej zaawansowanych z wyświetlaczami LCD, czujnikiem temperatury, wyłącznikiem zmierzchu czy w końcu z rejestratorem danych. Z pewnością wspólną cechą przy zakupie regulatorów jest ich cena.

Niestety nie należy kierować się tylko tym parametrem, gdyż najtańsze chińskie produkty znacznie odstają parametrami od tego co gwarantuje producent. Efektem tego może być przykład gdzie panel słoneczny o mocy 100W pracuje z mocą całkowitą 70W z powodu ograniczeń w ładowaniu przez regulator.

Regulator ładowania PWM - charakterystyka

Urządzenia tego typu działają na zasadzie ładowania impulsowego. Wysyłają impulsy napięcie do akumulatora starając się dostarczyć jak najwięcej energii w krótkim czasie. Czym akumulator jest bardziej naładowany tym impulsy stają się rzadsze i krótsze, natomiast do akumulatora nienaładowanego impulsy wysyłane są częściej i są dłuższe. W sytuacji gdy napięcie akumulatora zbliża się do maksimum regulator ładowania przestaje wysyłać impulsy. Niektóre regulatory po naładowaniu akumulatora obniżają wręcz napięcie do ok 13,8V lub niżej w celu wydłużenia trwałości akumulatora. Należy wspomnieć, że system PWM sprowadza napięcie panela słonecznego do napięcia ładowania co niestety limituje moc przesyłaną przez panel słoneczny. Zaletą regulatorów PWM jest ich niska cena i bardzo szeroki wybór modeli.

Regulator ładowania MPPT - charakterystyka

Urządzenia tego typu działają podobnie jak systemy PWM z ta tylko różnicą, że stale sprawdzają napięcie na panelu słonecznym oraz jego prąd i wybierają najlepszy punkt mocy. Napięcie(V) * Prąd(A) = Moc(W). Dzięki takiemu rozwiązaniu system pracuje nawet do 30% sprawniej w złych warunkach oświetleniowych takich ja wczesny poranek lub późne popołudnie a także w miejscu zacienionym. Na uwagę zasługuje również fakt, że regulatory ładowania z systemem MPPT nie sprowadzają napięcia panela słonecznego do napięcia ładowania akumulatora przez co oferuje zdecydowanie wyższą wydajność. Główną wadą regulatorów z układem śledzenia mocy jest ich cena nie rzadko sięgająca powyżej 400 zł. Inwestycja jednak się opłaci gdyż może okazać się, że w tych samych warunkach oświetleniowych układ MPPT wciąż ładuje gdy system PWM dawno przestał dostarczać energii z panela słonecznego.

Należy również uważać na regulatory typowo chińskie. Producenci dość często stosują nieuczciwe praktyki i zamiast zaawansowanego układu śledzenia mocy otrzymujemy zwykły układ oparty o diody. Z pewnością przed zakupem regulatora MPPT warto zaznajomić się z ofertą różnych producentów oraz z opiniami użytkowników.

Szeregowe łączenie paneli słonecznych przy układzie MPPT

Jeżeli już zdecydowaliśmy się na układ ze śledzeniem punktu mocy to najlepszą jego wydajność uzyskamy poprzez połączenie np. dwóch paneli szeregowo. Regulatory MPPT przewidują maksymalne napięcie łączne np 85V, 100V, 150V itp w zależności od typu regulatora. Dzięki zwiększeniu napięcia umożliwiamy systemowi mppt dużo większy zakres poszukiwań najlepszego punktu napięcia oraz prądu przez co uzyskujemy najlepsze wyniki przez cały dzień pracy. W tym miejscu należy też wspomnieć, że wszystkie panele połączone szeregowo pracują tak dobrze jak najgorszy panel. Należy więc pamiętać aby nie łączyć ze sobą różnych modułów a najlepiej 2, 3 lub więcej moduły tego samego producenta i tej samej mocy.

Równoległe łączenie paneli słonecznych przy regulatorach PWM

Z uwagi na fakt, że regulatory PWM sprowadzają napięcie paneli do napięcia ładowania nie ma sensu łączyć ich szeregowo. Typowe regulatory ładowania przewidują napięcie max 30V dla układów z akumulatorem 12V oraz 50V dla układów z dwoma akumulatorami połączonymi szeregowo 24V. Wyjątek stanowi układ 24V gdzie z uwagi na niskie napięcie paneli ok 18-20V należy połączyć je szeregowo aby wystąpił przepływ energii. W każdym innym przypadku łączymy panele równolegle zwiększają prąd - Ampery oraz moc - Waty a nie zwiększając napięcia Volty. Każdy regulator PWM ma określony prąd podany w Amperach i nie należy go przekraczać. Prąd paneli przy połączeniu równoległym sumuje się.

Warto również wspomnieć, że w takim układzie dopuszczalne jest łączenie dwóch różnych paneli słonecznych pod warunkiem, że pracuja one ze zbliżonym napięciem.