Controladores solares PWM vs. MPPT

Hoje vamos analisar os dois tipos de controladores solares atualmente disponíveis e examinar os benefícios que cada um pode trazer ao seu sistema.

Os controladores solares recebem a energia recolhida dos painéis solares e regulam-na para carregar corretamente a bateria, sem a sobrecarregar. Embora existam muitas marcas, todas elas utilizam a tecnologia PWM ou MPPT; mas o que é que isto significa e como funciona?

Controladores PWM

Os controladores solares PWM (modulação por largura de pulso) actuam como um interrutor entre os painéis solares e a bateria. Quando a sua bateria está ligada a um controlador PWM, a tensão do seu painel solar é reduzida para corresponder à tensão dessa bateria, como resultado da grande carga e de qualquer queda de tensão no cabo. Esta tensão só começará a aumentar quando a bateria estiver mais carregada e a sua tensão aumentar. Quando a tensão de absorção da bateria é atingida, a saída do controlador começa a ligar-se e a desligar-se com um comprimento de impulso variável para evitar sobrecarregar a bateria durante a fase de absorção.

Como resultado da queda de tensão, nunca irá utilizar todo o potencial do seu painel, mesmo quando a bateria estiver totalmente carregada e a tensão subir para 14,8V. Para o ajudar a compreender isto, aqui estão alguns exemplos rápidos utilizando um painel solar típico de 100W.

Este painel de 100 W pode produzir 4,95 A, por isso, quando ligado com um controlador PWM à nossa bateria e a tensão é reduzida para 13 V, obtemos os seguintes resultados:

• 13 V x 4,95 A = 64,35 W

Mesmo com a bateria totalmente carregada e a tensão a aumentar para 14,8 V, a potência de saída é limitada:

• 14,8 V x 4,95 A = 73,26 W

Como pode ver, nunca utilizamos todo o potencial do painel (o seu ponto de potência máxima) porque a tensão é reduzida para 13 V e, por isso, perdemos 35% da potência potencial do nosso painel de 100 W. Mesmo a 14,8 V, a perda ainda é de cerca de 25 %.

Controladores MPPT

Os controladores solares MPPT (Maximum Power Point Tracking) são mais avançados do que os controladores PWM. Utilizando microprocessadores e software, um controlador MPPT ajusta continuamente a tensão de entrada para recolher a potência máxima disponível do painel solar, que pode depois converter numa tensão de saída utilizável para carregar a bateria. Este tipo de controlador impede que a bateria e o painel solar sejam ligados diretamente, evitando assim a queda de tensão e a perda de potência de pico observadas com os controladores PWM.

A capacidade de lidar com a tensão máxima do painel é o que permite que o controlador MPPT forneça um aumento de 30% (em média) na energia recolhida, especialmente em condições mais frias.

Temperatura

A temperatura pode ter um impacto significativo na potência de saída do seu painel, o que também pode afetar o desempenho do controlador. Os painéis solares são projectados para funcionar melhor em condições frias e, portanto, produzirão a sua potência máxima a temperaturas mais baixas. Um painel solar produzirá uma corrente quase constante independentemente da temperatura, no entanto, a tensão de potência máxima (a tensão na qual a saída de corrente começa a diminuir) diminuirá à medida que a temperatura aumenta. Em climas mais quentes, portanto, a capacidade do painel para produzir a sua potência total (tensão x corrente) diminui. Isto significa que, se estiver num clima mais quente, poderá ver uma ligeira diminuição no desempenho de um controlador MPPT à medida que a tensão de potência máxima se aproxima da tensão da bateria. No entanto, se a unidade tiver sido dimensionada corretamente, isto não deverá causar quaisquer problemas, uma vez que a tensão do painel permanecerá sempre acima da bateria. No entanto, se tiver apenas 1 painel, pode achar que este proporciona o mesmo desempenho que um controlador PWM.

Sombreamento do painel

O sombreamento dos painéis por árvores pendentes ou mesmo a simples cobertura de nuvens também reduz ainda mais a tensão do painel solar, o que significa que a perda de energia quando se utilizam controladores PWM pode ser ainda maior. Quando se utiliza um controlador MPPT, a tensão deve manter-se muito mais elevada do que a tensão da bateria e, por conseguinte, proporcionar um desempenho superior ao dos controladores PWM. A utilização de painéis em série irá arrastar para baixo todos os módulos que estão ligados em série com o sombreamento. Por conseguinte, recomendamos a utilização de painéis em paralelo para aplicações em que é provável a existência de sombreamento, como é o caso de um iate com sombreamento de mastro.

Conclusão

Os controladores PWM oferecem uma solução de baixo custo para pequenos painéis solares e seriam mais bem utilizados em climas quentes (40 ^ou C+).

Os controladores MPPT não só tentam recolher a tensão máxima de energia, como também permitem adicionar painéis solares maiores que têm tensões mais elevadas. Também oferecem o melhor desempenho em climas mais frios, com condições nubladas ou chuvosas, ou onde possa ocorrer sombreamento dos painéis.

Recomendamos a utilização de um sistema de painéis solares com uma tensão mais elevada em comparação com a tensão da bateria, ou seja, 2 módulos de 12V em série para uma bateria de 12V ou pelo menos 3 módulos de 12V para uma bateria de 24V e assim por diante. Isto irá sempre proporcionar um melhor desempenho.