La energía fotovoltaica es, explicado en pocas palabras, la transformación directa de la radiación solar en electricidad. Su auge y notable expansión durante los últimos años se debe a varias razones que hacen de esta fuente inagotable una excelente alternativa a las energías tradicionales.
En primer lugar, esta energía es completamente sostenible y limpia. Si bien es cierto que en el momento de la fabricación de los diferentes componentes necesarios para poner en marcha esta tecnología, se requiere el uso de recursos y materiales que afectan a la conservación del Medio Ambiente, se estima que en menos siete años de uso esta energía es devuelta sin ningún impacto mediante la utilización de los paneles solares, lo que la hace completamente sostenible.
Los kits de energía solar están compuestos por diversos elementos imprescindibles para su correcto funcionamiento. Uno de estos componentes es el controlador de carga solar o regulador fotovoltaico, además de los paneles solares, el inversor y las baterías.
El regulador de carga solar es una de las piezas claves para el adecuado desarrollo del proceso, y sobre todo para un mantenimiento óptimo de las baterías.
¿Qué es un regulador de carga solar y qué función tiene?
Un regulador de placa solar es un componente del kit de energía solar que se encuentra entre las placas fotovoltaicas y las baterías. Su principal función es controlar la cantidad de energía que circula entre ambos.
El flujo que el regulador permitirá pasar va a depender del estado de las baterías y de la energía generada por las placas solares.
Existen tres estados de carga de las baterías, y dependiendo de estos, el regulador se comportará de una manera diferente:
- Fase bulk: en esta fase la batería está descargada, por lo que el regulador de carga solar deja pasar todo el flujo de energía creado por las placas hacia esta. Esto produce que su tensión aumente. Aunque en estos momentos, el regulador no limita el flujo, si no contásemos con él, la tensión sería siempre permanente y la corriente podría dañar el sistema.
- Fase absorción: en este ciclo, la batería llega a la tensión de absorción y el regulador va disminuyendo esta hasta dejarla por debajo del citado nivel. Al mismo tiempo, reduce la corriente hasta que la batería está prácticamente llena. Es muy importante conocer los valores de los voltajes utilizados con exactitud y siempre según las indicaciones del fabricante.
- Fase flotación: es la fase en la que la batería alcanza la tensión de flotación. En esta etapa, el regulador reduce la corriente inyectada hasta que la batería está completamente cargada. Este es el momento en el que impide que llegue más energía a esta, con el objetivo de que se evite la aparición de sobrecargas.
Las tensiones de absorción y flotación dependen del tipo de baterías. Por ejemplo, la primera en las baterías AGM y las de Gel suele ser de 14,1V, mientras que en las monoblock, es de 14,4V. Por ello, es conveniente saber qué tipo de batería hemos adquirido y cuál es su tensión en cada una de las fases.
Además de este uso, los reguladores de voltaje tienen otras funciones adicionales:
Por una parte, bloquear la corriente inversa, es decir, este componente no solo permitirá que el flujo circule desde el panel solar a la batería, sino que también imposibilita el flujo en sentido contrario. Esto impide que las baterías se descarguen por la noche y que se dañen los módulos.
Además, algunos de estos conversores incluyen una pantalla y una memoria, donde se pueden recopilar eventos sucedidos en el trascurso de su vida útil. Esta función puede ayudar en gran medida a solucionar problemas. También podremos configurar alarmas, con el mismo objetivo, es decir, evitar errores de funcionamiento.
Cuando el regulador de carga de baterías está conectado a un sistema de consumo en corriente continua, que no es lo habitual, incluye también una función de protección para evitar descargas profundas.
Mediante un interruptor, el controlador -sólo en estos casos-, corta la corriente del consumo para evitar que la batería se descargue completamente. Si el regulador está conectado a un sistema de consumo de corriente alterna, que es lo más habitual, esta función la llevará a cabo el inversor.
¿Qué regulador solar es mejor utilizar?
Si estas pensando en utilizar la energía solar para reemplazar total o parcialmente el suministro de energía eléctrica convencional bien en una vivienda, o en una pequeña empresa, existen unos kits fotovoltaicos, que incluyen todos los elementos necesarios, lo que facilitará mucho la tarea a la hora de elegir, y de acertar.
Sin embargo, si te has decidido por crear tu sistema de energía solar sin contar con uno de estos packs, para escoger el regulador más adecuado hay que tener en cuenta varios criterios que nos proporcionarán la información suficiente para acertar con el que más se ajuste a nuestras necesidades.
Por una parte, deberemos elegir si necesitamos un regulador PWM o MPPT. El primero de ellos únicamente lo podemos utilizar para paneles de 12V (36 células) o 24V (72 células). En el resto de los casos, será necesario usar un controlador MPPT.
Además, es necesario saber la configuración del campo fotovoltaico. Esta información la podemos obtener de la ficha técnica del fabricante de los paneles.
Si hemos optado por un regulador PWM, este debe tener una intensidad mayor a la máxima de los paneles multiplicada por un coeficiente de seguridad de 1,25. Este margen de seguridad se aplica porque las condiciones reales no suelen ser perfectas, mientras que la intensidad es medida en condiciones neutras.
Por el contrario, podemos optar por utilizar un regulador MPPT, que se puede elegir o bien porque utilizamos los paneles de 60 células, y no podemos usar los anteriores, o en el caso de que queramos optimizar la eficiencia de los paneles de 36 o 72 células.
En ambos casos, deberemos comprobar la potencia máxima de los paneles, para no superarla en ninguna circunstancia, y además comprobar que la tensión es siempre la adecuada.
En Technosun trabajamos con los mejores fabricantes, y ofrecemos soluciones que se adaptarán a sus necesidades. Así, podrá elegir entre un regulador Victron, Magnum, Schneider Electric o Elecsun, entre otros.
Tipos de reguladores: ¿Regulador solar PWM o regulador solar MPPT?
Como ya hemos comentado, existen dos tipos de reguladores de placas solares: los reguladores PWM y los reguladores MPPT.
Ambos tienen la misma función principal: controlar continuamente el flujo de energía entre las placas solares y las baterías. Pero no son exactamente lo mismo: se diferencian entre sí por la tensión de funcionamiento, y por lo tanto, sus funciones no son idénticas.
Así funciona cada uno de estos reguladores:
- Regulador PWM: sus siglas significan Modulación por Anchura de Pulsos (Pulse-Width Modulation). Este tipo de reguladores se componen de un diodo interior, por lo que los paneles solares y las baterías funcionan a la misma tensión y con la misma corriente.
Con un regulador PWM, las placas solares trabajan a la potencia que determina la batería, dependiendo de la fase de la carga en la que se encuentre, con lo que los módulos no funcionan a su máxima capacidad, pudiendo llegar a perder hasta un 25 o 30 por ciento de potencia.
Por otra parte, con el regulador PWM, las baterías se pueden cargar completamente, ya que la corriente se va introduciendo poco a poco, de manera estable, hasta que la batería está completamente llena.
- Regulador MPPT: o regulador de Punto de Máxima Potencia (en inglés Maximum Power Point Tracker). Está compuesto por el mismo diodo de protección que tiene el anterior.
Pero además, este dispositivo cuenta con un convertidor que permite cambiar una salida de Corriente Continua de mayor voltaje de los paneles solares, a la tensión necesaria para que las baterías se carguen correctamente.
Por otra parte, cuenta también con un seguidor del punto de máxima potencia, que adapta la tensión de funcionamiento de las placas solares a la más óptima, proporcionando así la máxima potencia.
La tecnología es un poco más compleja que la de los reguladores PWM, por lo que su precio es más elevado, pero también son más alternativas más eficientes y versátiles.
¿Cómo es el funcionamiento de un regulador fotovoltaico?
Los reguladores MPPT funcionan, básicamente, transformando la corriente continua de los paneles solares en corriente alterna de alta frecuencia. Además, después varían la tensión de la corriente alterna con el objetivo de que coincida exactamente con la batería. Por último, vuelven a convertir esta última en corriente continua para la batería.
En otro tipo de convertidores no se requieren procesadores para llevar a cabo estas tareas. Si embargo, los reguladores MPPT para paneles solares son más complejos, ya que los voltajes de las baterías cambian, como hemos visto, dependiendo de la fase en que se encuentren. Además, se trata de un sistema que está sometido a constantes cambios meteorológicos.
Por otra parte, los reguladores PWM funcionan básicamente como un interruptor de encendido y apagado. Su principal misión es la de enviar impulsos de diferente longitud, dependiendo de las diferentes condiciones de la batería y de las necesidades de recarga concretas en cada momento.
