Carica batterie solari PWM oppure MPPT: quale è il migliore

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Creato Mercoledì, 11 Marzo 2015 13:44

Qual è la differenza tra PWN e MPPT?

Il regolatore di carica è un componente chiave di un sistema di energia solare, e specificando il migliore per il sistema richiede alcune analisi.

Ecco una rapida panoramica. I due tipi di regolatori di carica più comunemente utilizzati in impianti solari odierni sono pulse width modulation (PWM) e inseguimento del punto di massima potenza (MPPT).
Entrambi regolano i tassi di carica a seconda del livello di carica della batteria per permettere la ricarica più vicino alla capacità massima della batteria e temperatura della batteria del monitor per evitare il surriscaldamento.

Comparazione dei due sistemi

Se massimizzare la capacità di carica fosse l'unico fattore considerato quando si specifica un regolatore solare, tutti avrebbero utilizzare un controller MPPT.
Ma le due tecnologie sono diverse, ognuna con i proprie vantaggi e svantahhi: la decisione se scegliere una o l'altra tecnologia dipende dalle condizioni del sito, dai componenti del sistema, dalla dimensione della matrice e del carico, ed infine il costo. Vediamoli in dettaglio.

Condizioni di temperatura

Un controller MPPT è più adatto per le condizioni più fredde. Quando la temperatura di funzionamento del modulo solare scende, il Voltaggio Vmp aumenta. Questo perché la tensione dei pannelli solari che operano al loro punto di potenza di picco  standard  (Standard Test Conditions - STC è 25C °) è di circa 17V, mentre la tensione della batteria è di circa 13.5V.
Il regolatore MPPT è in grado di catturare la tensione del modulo in eccesso per caricare le batterie. Come risultato, un controllore MPPT in condizioni di freddo può produrre fino a 20 - 25% più la carica di un controller PWM. In confronto, un controller PWM è in grado di catturare sovratensione perché le cariche tecnologia di modulazione di larghezza di impulso allo stesso voltaggio della batteria. Tuttavia, quando i pannelli solari sono utilizzati in climi caldi o freddi, il loro Vmp diminuisce e il punto di picco di potenza funziona a una tensione che è più vicino alla tensione di una batteria da 12V. Non c'è sovratensione da trasferire alla batteria rendendo il controller MPPT inutile e negando il vantaggio di un MPPT su un PWM.  

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Rapporto stringa/carico

In uno scenario in cui il pannello solare è grande rispetto all'assorbimento di potenza dalle batterie da parte del carico, le batterie sono vicine a uno stato pieno di carica. Un controller PWM è in grado di mantenere efficiente il sistema senza la spesa aggiunta di un regolatore MPPT.

Dimensioni del sistema

Sistemi a bassa potenza sono più adatti a un controller PWM perché:

• Un controller PWM opera ad una efficienza di raccolta relativamente costante indipendentemente dalla dimensione della matrice
• Un controller PWM è meno costoso che un MPPT, quindi è una scelta più economica per un piccolo sistema
• Un controller MPPT è molto meno efficace in applicazioni a bassa potenza. Sistemi 170W o superiore solletico sweet spot del MPPT

Tipo di modulo solare

I moduli solari per inpianti staccati dalla rete elettrica o stand-alone sono in genere i moduli 36-celle e sono compatibili sia con PWM che con le tecnologie MPPT. Alcuni moduli solari per impianti in parallelo alla rete (grid-tie o on-grid) presenti sul mercato, non sono i tradizionali moduli 36-cellule che vengono utilizzati per i sistemi di alimentazione off-grid. In questi casi, la tensione da un pannello 250W 60 celle è troppo alto per 12 Volt ricarica della batteria, e troppo basso per 24 Volt ricarica della batteria. Tecnologia MPPT riesce a tracciare il punto di massima potenza (MPPT) di questi  moduli grid-tie per ricaricare le batterie, mentre la tecnologia PWM non è in grado.

Costi

I regolatori MPPT sono in genere più costosi di quelli di PWM, ma sono più efficienti in determinate condizioni; in quei casi possono produrre più potenza con lo stesso numero di moduli solari di un controller PWM. Bisogna quindi analizzare il sito per verificare che il MPPT può infatti eseguire in modo più efficiente quando usato in dato insieme di quel sistema di condizioni. Quando si specifica una tecnologia rispetto all'altra, il costo del regolatore diventa meno importante del costo totale del sistema. Per scegliere una tecnologia di controllo semplicemente basata su costi, occorre assicurarsi di effettuare un'attenta analisi delle efficienze realizzate, del funzionamento del sistema, del carico e condizioni del sito come visto sopra.

 

SINTESI DEL CONFRONTO

	Regolatore di carica  PWM	Regolatore di carica  MPPT
Voltaggio stringa	Tensioni di stringa e batteria devono corrispondere	La tensione della stringa può essere superiore alla tensione della batteria
Tensione batteria	Funziona alla stessa tensione della batteria: in modo che si comporta bene a temperature calde e quando la batteria è quasi piena	Funziona anche quando la tensione è superiore a quella della batteria: in questo modo è in grado di fornire "spinta" sia in presenza di basse temperature sia quando la batteria è scarica.
Dimensioni del sistema	Raccomandato per l'uso in sistemi più piccoli, dove i benefici MPPT sono minime	Potenza superiore a ≈ 150W - 200W per usufruire di vantaggi MPPT
Off-Grid o Grid-Tie	È necessario utilizzare i moduli fotovoltaici off-grid in genere con Vmp ≈ 17 a 18 Volt per ogni 12v tensione nominale della batteria	Consente l'utilizzo di moduli fotovoltaici di minore costo / grid-tie. Questo consente di ridurre il costo complessivo del sistema fotovoltaico
Dimensionamento stringa	Campo fotovoltaico dimensionato in Ampere (in base produzione quando fotovoltaico funziona a tensione di batteria)	Campo fotovoltaico dimensionato in Watt (basata sul valore massimo accettato dal controller. Corrente di carica x Tensione della batteria)

 

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