¿Qué son y para qué sirven los reguladores solares?
El regulador solar es un elemento imprescindible en las instalaciones aisladas y en las conectadas a red que cuenten con baterías solares. Esto se debe a que tienen la función de proteger a los acumuladores de energía evitando descargas profundas y/o sobrecargas excesivas, asegurando su correcto funcionamiento y alargando su vida útil.
En el regulador de carga, distinguimos dos áreas de funcionamiento:
1. Área relacionada con la carga, que tiene doble función: por una parte, asegurar la carga de la batería y por otra parte, evitar las sobrecargas de la misma.
2. Área relacionada con la descarga: garantizar que la batería cuenta con suficiente suministro diario para evitar que esta se descargue excesivamente.
Por tanto, el regulador solar, tiene como función principal asegurar el proceso óptimo de carga de la batería fotovoltaica, que consta de tres etapas: bulk, absorción y flotación.
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¿En qué consisten los estados de carga de las baterías fotovoltaicas?
▷ Fase bulk: en este punto, la batería se encuentra prácticamente descargada. Por tanto, comienza el proceso de carga y se inyecta la energía captada por las placas solares en forma de corriente continua. Mientras se está cargando, aumenta la tensión del acumulador progresivamente hasta llegar a la etapa de absorción.
▷ Fase absorción: en esta etapa, la corriente de la carga se reduce poco a poco hasta que la carga de la batería se completa y llega a su etapa de flotación.
▷ Fase de flotación: cuando la batería está completa, la tensión se reduce a la tensión de flotación (un poco más bajo que la de absorción), con la finalidad de evitar posibles descargas no deseadas. Esto se debe a que en este punto las baterías están cargadas y lo que se pretende es mantenerlas así.
Las placas solares tienen una tensión nominal mayor que la de los acumuladores. Por tanto, si no existiesen los controladores de carga se podrían producir sobrecargas y dañar las baterías.
La tensión nominal de un dispositivo eléctrico es la tensión máxima que puede soportar en funcionamiento normal.
La razón de que la tensión nominal de las placas solares sea superior se debe a:
- Suavizar las disminuciones de la tensión por el aumento de temperatura.
- Garantizar la carga correcta de los acumuladores. Para ello, la tensión del panel debe ser mayor que la de la batería.
Cuando calculamos cuántas placas solares son necesarias en una instalación solar, esto se realiza de forma que se asegure el suministro teniendo en cuenta las peores condiciones de luminosidad. Para esto, se toma como referencia los valores de irradiación en los meses de invierno. Por tanto, la energía que aportan las placas solares en verano será el doble que la de los cálculos previos. Si no conectamos un regulador entre las placas solares y las baterías fotovoltaicas, el exceso de corriente podría hacer hervir el electrolito de las baterías, con todos los peligros que ello tiene.
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¿Qué funciones tiene un regulador solar?
1. Controlar el estado de carga de las baterías: evitando sobredescargas durante el día y descargas durante la noche.
2. Alargar y optimizar la vida útil de las baterías: los acumuladores solares son los dispositivos más caros de las instalaciones fotovoltaicas. Los reguladores solares te ayudarán a aprovechar lo máximo posible estos dispositivos.
3. Proporcionar información sobre tu sistema fotovoltaico: estado de carga y voltaje de las baterías.
El regulador de carga es necesario en las instalaciones fotovoltaicas aisladas.
Tipos de reguladores solares: PWM y MPPT
Existen dos tipos de reguladores de carga según su tecnología. A continuación, te describimos las peculiaridades de cada uno para que sepas cual elegir en función de las necesidades de tu instalación:
Reguladores PWM
Los reguladores PWM (Pulse-width modulation) son los reguladores de carga tradicionales. Estos reguladores hacen que las placas solares funcionen a la misma tensión que la de los acumuladores solares (si la batería es de 24V, los paneles la cargan con una tensión de 24V) . Estos reguladores se caracterizan por ser sencillos, económicos y ligeros. No obstante, son menos eficientes que los MPPT.
Para que el regulador PWM funcione apropiadamente, la tensión de las baterías y las placas solares debe de ser la misma. Por ejemplo, placa solar 12V + acumulador fotovoltaico 12V = Regulador PWM.
¿Cuál es la tensión nominal de una placa solar según el número de células?
- 30 células : 12V
- 36 células: 12V
- 48 células: 18V
- 54 células: 18V
- 72 células: 24V
- 60 células: 24V
- 120 células: 48V
- 144 células: 48V
Por tanto, un regulador PWM funciona utilizando el voltaje de la batería o de las baterías para su carga o descarga. Esto significa que si tenemos una placa solar que produce 17V de energía solar y la tensión de la batería es de 14V para su carga, el regulador suministrará 14V al acumulador, por lo que no utiliza su potencia máxima y los 3V restantes serían desechados.
Reguladores MPPT
Los reguladores MPPT (Maximum Power Point Tracking) tal y como indica su nombre, son maximizadores de potencia, ya que adaptan la captación de energía solar a la tensión de las baterías, obteniendo de este modo la máxima eficiencia de producción en cada instante.
Los reguladores MPPT son capaces de trabajar a distintas tensiones ya que cuentan con convertidor de tensión CC-CC (de alta tensión en las placas a baja tensión en los acumuladores). Por tanto, estos reguladores aumentan el rendimiento en torno a un 30% más que los PWM.
Los reguladores PWM solamente se pueden utilizar si la tensión de las baterías es la misma. Por tanto, no es posible utilizarlos si la tensión de las placas es 24V y la de las baterías 12V, la única opción viable sería un regulador MPPT.
Diferencias entre los reguladores PWM y MPPT
PWM
- La tensión nominal de los paneles solares es idéntica a la del acumulador en todo momento.
- Son utilizados con paneles y baterías de 12V y 24V.
- La corriente de carga es igual que la del generador.
- Más baratos.
MPPT
- La tensión de las placas solares es independiente de la tensión de la batería, situándose en la tensión de los paneles solares para aprovechar la máxima potencia en todo momento.
- Son fundamentales para placas solares de 60 células.
- La corriente de carga no es la misma que la corriente del generador.
- Más caros.
¿Qué regulador necesito: PWM o MPPT?
A la hora de decidir entre un regulador solar PWM o MPPT, debemos tener en cuenta ciertos aspectos. En primer lugar, la placa solar que se vaya a utilizar determinará el regulador a utilizar. Por otra parte, se puede decir que cuanto mayor es la instalación fotovoltaica más recomendable es la elección de un regulador MPPT.
▷ Los módulos y las baterías que vamos a usar
- PWM: con paneles solares de 12V y 24V en instalaciones solares con baterías de 12V y 24V.
- MPPT: Con placas de 60 células solares.
Los reguladores MPPT han sido diseñados para trabajar con placas solares de 60 células. Por tanto, son más difíciles de configurar para los paneles solares de 72 células, siendo inviable en muchos casos.
▷ La potencia de la instalación
- PWM: En instalaciones pequeñas, que cuentan con 3-4 placas solares aproximadamente (instalaciones de autoconsumo en autocaravanas, casas de campo, etc.) y que no tengan mucho consumo eléctrico diario.
- MPPT: En instalaciones grandes con mucha potencia.
Precio de los reguladores de carga
El precio de los reguladores solares variará, entre otras cosas, en función de la tecnología empleada y de la marca del fabricante. De modo general, el precio de los reguladores de carga oscilan entre los siguientes precios:
| Tipo | Precios |
|---|---|
| Regulador de carga PWM 12/24/48 V | 30 - 150 € |
| Regulador de carga MPPT 100 - 150 V | 100 - 500 € |
| Regulador de carga MPPT 150 - 250 V | 500 - 1.000 € |
¿Cuáles son las mejores marcas de reguladores fotovoltaicos?
- Morningstar: empresa con gran reputación especializada en la fabricación de controladores. Todos ellos destacan por su gran eficacia, larga vida útil y trabajo excelente a altas y bajas temperaturas. Asimismo, sus productos cuentan con una garantía de dos años.
- Renogy: empresa estadounidense popular en la fabricación de productos fotovoltaicos. Destacan por las excelentes prestaciones que ofrecen sus controladores de carga, tanto PWM como MPPT.
- Victron Energy: compañía con gran reputación a nivel mundial en la fabricación de productos fotovoltaicos. Además del controlador de carga, cuentan con accesorios para complementar la compra.
- Schneider Xantrex: es uno de los fabricantes fotovoltaicos más populares a nivel global por su excelente calidad-precio en todos sus componentes.
Mantenimiento del regulador solar
Los reguladores solares no requieren apenas mantenimiento. Sin embargo, es importante llevar a cabo los siguientes cuidados anualmente para alargar al máximo su vida útil:
- Verificar que el flujo de aire de alrededor del regulador solar no está bloqueado y quitar los residuos que impiden la adecuada ventilación.
- Comprobar si hay cables pelados. De ser así, identificar la causa (quemaduras solares, mordeduras de roedores u otros animales, fricción con otros elementos, etc.) y reparar y sustituir el cable si fuese necesario.
- Verificar las terminales del cableado para comprobar si hay corrosión.
- Comprobar la limpieza del regulador y limpiarlo teniendo en cuenta las indicaciones del manual de usuario.
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