PWM și MPPT - Ce sunt și cum funcționează aceste două tipuri de controlere solare?

Un controler solar este în principiu un dispozitiv de încărcare a bateriilor solare. Acesta are rolul de a regla procesul de încărcare a bateriei și de a se asigura că aceasta este încărcată corect sau, mai important, că nu este supraîncărcată.

Două dintre cele mai frecvent utilizate tehnologii la controlerele solare sunt PWM (Pulse Width Modulation) și MPPT (Maximum Power Point Tracking). Acestea reprezintă două abordări distincte în optimizarea generării energiei solare. În acest articol, poți descoperi în detaliu diferențele cheie dintre PWM și MPPT, alături de avantajele și limitările fiecăreia.

Atunci când discutăm despre tehnologiile utilizate în controlerele solare, două dintre cele mai frecvent întâlnite sunt:

• PWM (Pulse Width Modulation);
• MPPT (Maximum Power Point Tracking). 

Acestea se utilizează pentru a regla tensiunea și curentul provenite din panourile solare, cu scopul de a optimiza producția de energie. În esență, aceste dispozitive funcționează ca intermediari între panourile solare și bateriile de stocare, asigurându-se că energia generată este transferată la baterii într-un mod eficient și sigur.

Controlerul solar PWM funcționează prin întreruperea ciclului de putere pentru a limita tensiunea de ieșire a panoului solar, menținând-o într-un interval de siguranță pentru baterie. Acesta este un sistem relativ simplu și eficient, dar performanța sa poate fi afectată de condițiile de lumină redusă sau de temperaturi ridicate. În plus, performanța PWM depinde în mare măsură de echilibrarea între tensiunea panoului solar și tensiunea bateriei, ceea ce îi poate limita eficiența în anumite situații.

Pe de altă parte, controlerul solar de tip MPPT are abilitatea de a urmări punctul de putere maximă a panoului solar în timp real și de a ajusta parametrii de lucru ai acestuia pentru a maximiza producția de energie. Acest lucru se traduce printr-o eficiență mai mare și prin capacitatea de a extrage mai multă energie din panourile solare, chiar și în condiții de lumină redusă sau de temperaturi ridicate.
 

Caracteristici PWM

Controlerul PWM, sau modularea lățimii de impuls (Pulse Width Modulation), reprezintă o tehnologie utilizată frecvent în sistemele de energie solară pentru a regla puterea furnizată bateriilor de către panourile solare. Acesta funcționează printr-un proces simplu - atunci când bateriile au nevoie de încărcare, controlerul PWM le conectează direct la panourile solare. În momentul în care bateriile sunt încărcate complet, controlerul PWM reduce treptat curentul, pentru a preveni supraîncărcarea, având astfel un rol esențial în protejarea duratei de viață a bateriilor.   

În ceea ce privește eficiența, controlerele PWM au limitările lor. Spre deosebire de controlerele MPPT, acestea nu sunt capabile să convertească excesul de voltaj generat de panourile solare în curent suplimentar. Acest aspect poate duce la pierderea energiei generate de panouri. Astfel, în condiții de lumină solară intensă și când bateria este aproape încărcată, eficiența unui controler PWM poate scădea semnificativ.

În aceeași ordine de idei, acestea funcționează cel mai bine cu panourile solare care au un voltaj similar cu cel al bateriilor. Dacă dorești să utilizezi panouri solare cu un voltaj mai mare, acestea nu vor fi compatibile cu un controler PWM. În astfel de situații, este recomandat să achiziționezi un controler MPPT.

Deși controlerele PWM pot părea mai puțin atractive din punct de vedere al eficienței, acestea se remarcă prin costul și complexitatea reduse. Pentru sistemele fotovoltaice de dimensiuni mici și medii, unde eficiența nu este o prioritate majoră, controlerele PWM reprezintă o alegere bună, oferind echilibru între costuri și performanță. 
 

Caracteristici MPPT

Controlerele MPPT, sau Maximum Power Point Tracking, sunt recunoscute pentru eficiența lor superioară. Acestea sunt capabile să convertească mai multă energie solară în energie utilizabilă, comparativ cu PWM. Acest lucru se datorează capacității lor de a se regla în funcție de condițiile de iluminare, permițându-le să extragă cantitatea maximă de energie de la panourile solare, indiferent de condițiile meteorologice. 

În plus, controlerele MPPT sunt mult mai flexibile în ceea ce privește tensiunea sistemului solar. Acestea pot gestiona panouri solare cu tensiuni mai înalte și pot fi folosite în sisteme cu tensiuni de până la 150V. Aceasta este o caracteristică extrem de utilă pentru sistemele solare de mari dimensiuni sau pentru cele care ar putea fi extinse în viitor.

De asemenea, acestea pot gestiona diverse tipuri de panouri solare șipot fi configurate pentru a funcționa cu o varietate de baterii, fiind extrem de versatile.

Cu toate acestea, costul controlerelor MPPT poate fi o barieră pentru unele persoane. Datorită complexității lor și a tehnologiei avansate implicate, acestea sunt în general mai costisitoare decât controlerele PWM. Cu toate acestea, eficiența lor ridicată și flexibilitatea pot justifica costul în multe cazuri.
 

Diferențele dintre PWM și MPPT

 

Controlerele PWM și controlerele MPPT diferă în funcție de eficiență, cost, complexitate și durata de viață.

În ceea ce privește eficiența, controlerele MPPT sunt mai eficiente decât cele PWM. Acest lucru se datorează faptului că ele sunt capabile să convertească un voltaj mai mare de la panouri la un voltaj mai mic necesar bateriilor, minimizând astfel pierderile de energie. Mai concret, controlerele MPPT pot îmbunătăți eficiența sistemelor fotovoltaice cu până la 30%. [1]

Costul este un alt factor unde există o diferență semnificativă între cele două tipuri de controlere. Controlerele PWM sunt în general mai ieftine decât cele MPPT. Cu toate acestea, eficiența superioară a controlerelor MPPT poate compensa diferența de preț pe termen lung prin economii la facturile de energie.

În ceea ce privește complexitatea, controlerele PWM sunt mai simple și mai ușor de utilizat, ceea ce le face o alegere bună pentru sistemele solare de dimensiuni mici sau medii. Pe de altă parte, controlerele MPPT sunt mai complexe, dar oferă mai multe opțiuni de configurare și sunt mai potrivite pentru sistemele solare de dimensiuni mai mari.

Un alt aspect important este durata de viață a fiecărui controler. În general, controlerele MPPT au o durată de viață mai lungă decât cele PWM. În plus, controlerele MPPT pot fi mai eficiente în condiții de temperatură și lumină variabile, în timp ce performanța controlerelor PWM poate scădea în astfel de condiții.
 

Sfaturi pentru alegerea controlerului solar potrivit pentru nevoile tale

 

Alegerea controlerului solar potrivit pentru nevoile tale nu este o sarcină simplă și necesită o înțelegere clară a nevoilor specifice.

Pentru început, trebuie să evaluezi cât de multă energie solară generează sistemul de panouri solare, dimensiunea sistemului solar și tipul de aplicație pentru care ai nevoie de energie. De exemplu, dacă sistemul solar este de dimensiuni mici și nu necesită o eficiență maximă, un controler PWM poate fi suficient. În schimb, pentru un sistem solar de dimensiuni mari, unde eficiența este esențială, un controler MPPT poate fi mai potrivit.  

Descoperă și: Cum sa alegi cele mai bune baterii pentru panourile fotovoltaice?

Bugetul este un alt aspect esențial de care trebuie să ții cont înainte să faci o alegere. Așa cum am menționat și în rândurile de mai sus, deși controlerele solare MPPT sunt de obicei mai scumpe decât cele PWM, acestea oferă o eficiență mai mare. 

Eficiența și performanța sunt alte două criterii semnificative. Controlerele solare MPPT sunt de obicei mai eficiente decât cele PWM, ceea ce înseamnă că pot converti mai multă energie solară în energie utilizabilă. Acest aspect poate fi crucial dacă ai nevoie de un controler solar care să gestioneze o cantitate mare de energie solară sau dacă este necesar un sistem solar care să funcționeze la eficiență maximă.

În timp ce ambele controlere solare, PWM și MPPT, sunt eficiente, ele sunt diferite în termeni de funcționalitate și aplicabilitate. PWM este mai potrivit pentru sistemele mici și cu buget redus, în timp ce MPPT oferă mai multă eficiență și este ideal pentru sistemele mai mari și mai complexe. Pe e-acumulatori.ro, vei găsi ambele tipuri de controlere solare. Informează-te și achiziționează-l pe cel de care ai nevoie! 

Surse

[1] Solar, MPPT. “CLEAN ENERGY REVIEWS.” CLEAN ENERGY REVIEWS, 12 Oct. 2022, www.cleanenergyreviews.info/blog/mppt-solar-charge-controllers. Accessed 13 Nov. 2023.