img_slider.jpg

Regulatory ładowania

Regulator ładowania to urządzenie którego zadaniem jest kontrola procesu ładowania akumulatorów prądem z modułów fotowoltaicznych. Urządzenie to ma za zadanie ochronę akumulatora przed przeładowaniem jak i nadmiernym rozładowaniem spowodowanym zbyt dużym poborem prądu przez odbiorniki.

Najbardziej wydajnymi są regulatory ładowania MPPT (Maximum Power Point Tracking) funkcja ta odpowiada za śledzenie punktu mocy maksymalnej modułów fotowoltaicznych podłączonych do regulatora ładowania. Dzięki temu są one obciązane w sposób optymalny i pozwalają na ok. 15–25%. większy uzysk energii w stosunku do regulatorów PWM.

W układach wyposarzonych w regulatory ładowania energia elektryczna produkowana przez moduły fotowoltaiczne jest wykorzystywana do zasilania urządzeń elektrycznych prądu stałego za pośrednictwem regulatora ładowania, który obciąża odpowiednio moduły oraz kontroluje ładowanie akumulatora. Akumulator spełnia rolę bufora, w którym gromadzony jest nadmiar energii oraz z którego zasilane są urządzenia elektryczne w przypadku braku odpowiednich warunków słonecznych. Zdecydowana większość dostępnych regulatorów ładowania współpracuje z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi i pochodnymi tego typu akumulatorów, jak akumulatory żelowe czy AGM. Systemy takie pracują zazwyczaj na napięciach 12/24/48. W przypadku systemów małych mocy najczęściej są stosowane regulatory 12 V i 24 V, w przypadku większych mocy – 24 V i 48 V. Wyższe napięcie pozwala ograniczyć przepływający prąd przy tej samej mocy, co w konsekwencji ogranicza straty na przewodach i pozwala zastosować mniejsze przekroje przewodów. Na rynek zaczynają wchodzić także regulatory współpracujące z różnego rodzaju akumulatorami litowo-jonowymi. Budując taki system, należy pamiętać, aby zawsze stosować regulator ładowania dedykowany do danego typu akumulatora. Szczególnie zastosowanie regulatora do akumulatorów kwasowo-ołowiowych w systemie z akumulatorami litowo-jonowymi doprowadzi do ich szybkiego uszkodzenia, a w skrajnych przypadkach nawet do zniszczenia.

 

regulator ładowania

Ideowy schemat zasilania odbiorników prądu stałego przez moduł fotowoltaiczny za pośrednictwem regulatora ładowania

Dobór regulatora ładowania do modułów fotowoltaicznych jest prosty. W przypadku najprostszych instalacji wystarczy sprawdzić, czy 1,15 x prąd zwarcia połączonych równolegle modułów jest mniejszy od dopuszczalnego prądu pracy regulatora ładowania oraz czy 1,2 x napięcie obwodu otwartego połączonych modułów jest niższe od napięcia pracy regulatora. Podstawowe regulatory ładowania dostosowują napięcie modułu fotowoltaicznego do aktualnego napięcia wymaganego do ładowania akumulatorów uzależnionego od poziomu ich naładowania. Taki sposób obciążania modułów fotowoltaicznych wiąże się ze sporymi stratami. Nie tak dużymi jak w przypadku bezpośredniego zasilania urządzeń prądu stałego, lecz zazwyczaj wynoszącymi ok. 15–25%. W skrajnych przypadkach, gdy moduły są źle dobrane pod kątem napięcia pracy, straty mogą przekraczać ponad 50%. Z tego względu zalecane jest stosowanie regulatorów ładowania z funkcją MPPt, które posiadają przetwornice DC/DC i analogicznie do falowników dostosowują napięcie na wejściu tak, aby optymalnie obciążać podłączone moduły. Korzyści ze stosowania regulatorów MPPt przeanalizujmy na poprzednio omawianym przykładzie, gdzie pięć modułów 230 W połączonych równolegle za pomocą regulatora ładowania wykorzystujemy do zasilania grzałki 1 000 W. W tym przypadku moc grzałki nie ma wpływu na obciążenie modułów, będzie ona zasilana z akumulatorów za pośrednictwem regulatora ładowania.

 

zasilanie z regulatorem ładowania

 

 Sposób obciążenia modułów w zależności od zastosowanego regulatora ładowania (pięć modułów 230 W połączonych równolegle)

 

Z uwagi na zwiększenie wydajności systemu opartego o regulatory ładowania lepiej wybierać modele MPPT.