El regulador de carga es un equipo situado entre los módulos fotovoltaicos y las baterías como elemento de un sistema solar aislado.
La tensión de salida de los módulos se fija algunos voltios superior a la tensión que necesita una batería para cargarse. El motivo es asegurar que el módulo siempre será capaz de cargar la batería, incluso cuando la temperatura de la célula sea alta y disminuya el voltaje generado.
Esto ocasiona el inconveniente de que una vez que la batería llegue a su estado de plena carga, el módulo siga intentando inyectar energía produciendo una sobrecarga que, si no es evitada, puede destruir la batería.
El regulador es el encargado de alargar la vida de las baterías protegiéndolas frente a situaciones de sobrecarga, controlando las fases de carga en función de su estado e incluso llegándola a cortar en función de las necesidades de carga de las mismas.
Los reguladores pueden estar funcionando en una de las siguientes situaciones:
– Estado de Igualación: igualación de cargas en las baterías, tras un período de carga bajo.
– Estado de carga profunda: el sistema de regulación permite la carga hasta alcanzar el punto de tensión final de carga.
– Estado de flotación: la batería ha alcanzado un nivel de carga próximo al 90% de su capacidad.
– Estado de carga final y flotación: zona de actuación del sistema de regulación dentro de la Banda de Flotación Dinámica (rango entre la tensión final de carga y la tensión nominal + 10%).
Para saber qué regulador incorporar a un sistema fotovoltaico es necesario conocer algunos parámetros elementales.
El primero de ellos es la tensión nominal del sistema solar aislado. Esta tensión está definida por la tensión de las baterías y el campo solar fotovoltaico. Los valores típicos son 12, 24, 48 y hasta 60 voltios.
El otro parámetro es la corriente de carga de los módulos fotovoltaicos del sistema. Se recomienda multiplicar la corriente de corto circuito Isc en condiciones estándar por 1,25 para que el regulador siempre sea capaz de soportar la corriente producida por los módulos.
Conocida la tensión del sistema y determinado el valor de corriente, podemos elegir el regulador adecuado. Si todavía quedan dudas, podemos consultar con el departamento técnico del proveedor.
El diseño más simple es aquel que involucra una sola etapa de control. El regulador monitorea constantemente la tensión de batería pero controla la carga o la descarga, nunca las dos. Son los más económicos y los más sencillos.
Esto puede lograrlo abriendo el circuito entre los módulos fotovoltaicos y la batería (control tipo serie) o cortocircuitando los módulos fotovoltaicos (control tipo shunt).
En el caso de reguladores de carga que operan en dos etapas de control se controlan las dos funciones, tanto la carga como la descarga de la batería. Son más caros, pero son los más usados.
Los reguladores actuales introducen microcontroladores y controlan 3 y hasta 4 etapas de control.
Durante los últimos años se ha desarrollado una nueva generación de reguladores de carga cuya principal características reside en hacer funcionar al campo fotovoltaico en el punto máximo de trabajo y hacer que siempre rinda de forma óptima.
Estos reguladores se conocen como maximizadores de potencia o MPPT.
Otra de las ventajas que presentan estos equipos frente a los reguladores convencionales es la posibilidad de trabajar con una tensión diferente en el campo generador (paneles solares) y las baterías.
Esto influye directamente en poder seriar varios módulos elevando la tensión del sistema.
Trabajando con corrientes más bajas podemos reducir considerablemente las pérdidas por caída de tensión y utilizar secciones de cable más pequeñas y por lo tanto de menor precio.
Para la elección de un regulador convencional o un MPPT tenemos que valorar el sobrecosto que tienen estos sistemas frente a los beneficios que nos aporta por el aumento de rendimiento del sistema. En algunos casos el aumento de potencia anual puede llegar a ser hasta del 30 % frente al regulador convencional.
El regulador puede no resultar imprescindible en instalaciones en que la relación entre la potencia de los módulos y la capacidad de la batería es muy pequeña (p.e.: baterías sobredimensionadas por razones de seguridad) de manera que la corriente de carga difícilmente pueda dañar la batería.
Si la potencia del campo de módulos en W es menor que 1/100 la capacidad de la batería en W/h, puede no incorporarse regulador.
También puede prescindirse de regulador si el sistema cuenta con módulos solares autorregulados (no recomendables para climas extremos).
Este es un extracto de los contenidos incluidos en el Manual Técnico-Comercial de Energía Solar Fotovoltaica y en la formación e-learning de Sopelia.
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