PWM contro MPPT

PWM vs MPPT: qual è il migliore?

Abbiamo appreso le caratteristiche di entrambi i controller (PWM e MPPT) nei capitoli precedenti. Abbiamo notato bene che PWM non converte la tensione extra in correnti, il che si traduce in bassi tassi di conversione della potenza. In altre parole, PWM non trasferisce tutta l'energia raccolta dai pannelli solari alle batterie, ma MPPT segue sempre il punto di massima potenza dai pannelli e regola di conseguenza le sue correnti e tensione in modo che possa trasferire tutta l'energia raccolta dal pannello solare alla batteria.

PWM contro MPPT

PWM contro MPPT

Un esempio concreto lo spiegherà chiaramente:

La formula fisica di base:

Potenza (watt) = V (Volt) x I (Amp)

Se utilizziamo un pannello solare da 12 V, 100 W nominali per caricare un sistema di batterie da 12 V, la Vmp effettiva è 17 V e possiamo calcolare la sua uscita di corrente:

I = Potenza / V

I = 100/17 = 5.88 ampere

Ora sappiamo che l'uscita del pannello è 17 V e 5.88 A.

Scenario 1: L'impianto fotovoltaico è con regolatore di carica solare PWM.

PWM trascinerà la tensione verso il basso alla tensione di carica della batteria - circa 14 V. Dopo aver attraversato il PWM, l'energia solare rimane solo 14 V e 5.88 A.

Cioè:

P = V x I = 14 x 5.88 = 82.32 W.

Scenario 2: L'impianto fotovoltaico è con il regolatore di carica solare MPPT.

L'MPPT non solo trascina la tensione fino a 14 V, ma aumenta anche la corrente, in modo che la potenza sia quasi uguale a quella di spegnimento.

Quindi, se la tensione diminuisce di 17/14 = 1.21

Quindi la corrente alla batteria aumenta di 1.21, otteniamo

5.88 x 1.21 = 7.11 A.

Potenza totale fuori

P = 14 x 7.11 = 99.54 W.

In questo esempio, la potenza sprecata dal PWM è

99.54 - 82.32 = 17.22 W.

Quasi il 20% dell'energia non è stata convertita in energia chimica della batteria. Se consideriamo lo scenario in un grande impianto solare, la perdita potrebbe essere enorme.

Quindi, è meglio usare MPPT per grandi pannelli solari.

6.2 I punti di forza di MPPT

a) Alta efficienza di conversione

Se il tuo impianto fotovoltaico è dotato di un ampio pannello solare, l'MPPT sarebbe la scelta migliore per aumentare la conversione dell'energia solare, specialmente quando fa freddo, poiché la tensione del pannello aumenterà al diminuire della temperatura. Il tasso di conversione MPPT potrebbe salire dal 20% al 40%. Questa è energia verde e gratuita che fa davvero risparmiare denaro sulla bolletta.

Matrice di pannelli solari in lontananza

Matrice di pannelli solari in lontananza

b) Minore perdita di energia nei cavi o minor costo per l'acquisto dei cavi.

Per favore ricorda Formula della legge di Ohm

V (Volt) = R (Ohm) x I (Amp)

Potenza in uscita P(Watt) = V (Volt) x I (Amp)

So

Perdita di resistenza PR(Watt) = R (Ohm) x I2 (Amplificatori)

Quindi, se i tuoi pannelli FV sono installati a grande distanza dal tuo banco di batterie, la perdita di potenza della resistenza del cavo è considerevole (PR = R x I2  ). Qui R rappresenta la resistenza dei cavi. R aumenta all'aumentare della lunghezza del cavo:

Formula di resistenza del cavo

Formula di resistenza del cavo

Ma se raddoppiamo la tensione del campo solare collegandoli in più serie, secondo P = V x I, non vi è alcuna variazione della potenza totale P, quindi la corrente attraverso il cavo dovrei essere la metà.

Infine, la resistenza PR(Watt) = R (Ohm) x I2 (Amp) sarà un quarto rispetto a prima.

Con MPPT, infatti, è possibile aumentare ulteriormente la tensione del campo solare per ridurre il flusso di corrente.

In questo caso, aumentiamo la tensione del pannello per ridurre la perdita di resistenza attraverso i cavi e poiché stiamo utilizzando MPPT, che traccia sempre per raccogliere la massima potenza dai pannelli, non abbiamo sprechi di tensione come potrebbe avere PWM.

Potremmo rivedere questo argomento da un altro aspetto. Se non puoi aumentare la tensione dei pannelli, devi trovare qualche soluzione per ridurre la resistenza del cavo, poiché resistenza = resistività × lunghezza / area, sembra che l'unico modo sia usare cavi con grandi aree trasversali, e questo sarà un altro enorme somma di denaro da spendere.

Per ricapitolare, quando si tratta di piccoli sistemi, PWM è una buona soluzione poiché è poco costoso, ma per i grandi sistemi, al fine di migliorare i tassi di conversione e non sprecare la capacità del pannello solare di sfruttare l'energia solare, è preferibile MPPT. MPPT verrebbe sempre applicato a sistemi di potenza superiore.

6.3 Pro e contro

Prima di prendere la decisione di acquistare un regolatore di carica solare per il tuo impianto fotovoltaico, è necessario apprendere informazioni consapevoli dal contenuto precedente. Si suggerisce anche una tabella di confronto, che elenca la differenza tra PWM e MPPT. Quindi, abbiamo messo insieme i loro pro e contro per renderlo più comodo da esaminare.

VantaggiCONTRO
%PWM
  • La tecnologia PWM è disponibile nei sistemi fotovoltaici da molto tempo ed è una tecnologia relativamente stabile e matura
  • Sono convenienti e convenienti per la maggior parte dei consumatori
  • PWM può sopportare fino a 60 ampere di carico attualmente
  • La maggior parte dei PWM ha una struttura di dissipazione del calore ragionevole che consente loro di lavorare continuamente
  • PWM è disponibile in diverse dimensioni per adattarsi a un'ampia gamma di applicazioni
  • Se PWM viene applicato a sistemi solari fotovoltaici, la tensione del pannello solare deve corrispondere a quella del banco batterie
  • L'attuale capacità di carico di un singolo PWM non è stata sviluppata ed è ancora solo fino a 60 ampere
  • Alcuni regolatori di carica PWM di dimensioni più piccole non possono essere elencati UL a causa della loro struttura scadente
  • Alcuni PWM di dimensioni più piccole non hanno raccordi di conduit
  • PWM ha talvolta problemi di interferenza del segnale. I controller generano rumore in TV o radio
  • PWM limita in una certa misura l'espansione dei sistemi solari fotovoltaici
  • Non può essere applicato a pannelli solari ad alta tensione fuori rete
MPPT
  • MPPT massimizza la conversione dell'energia solare dai pannelli fotovoltaici e le tariffe possono essere il 40% più efficienti del PWM
  • MPPT può essere utilizzato nei casi in cui la tensione del pannello solare è superiore alla tensione della batteria.
  • MPPT può sopportare una corrente di carico fino a 80 ampere
  • MPPT offre garanzie più lunghe rispetto a PWM
  • MPPT non limita l'espansione dei pannelli solari nel sistema
  • MPPT è l'unica soluzione per un sistema di energia solare ibrido
  • Gli MPPT sono più costosi del PWM. Il prezzo di alcuni modelli è il doppio di quello di un controller di carica PWM
  • Poiché MPPT ha più componenti e funzioni, la sua dimensione fisica è maggiore di PWM.
  • Gli MPPT sono più complicati, quindi la maggior parte delle volte dobbiamo seguire una guida per il dimensionamento del pannello solare
  • Il regolatore solare MPPT costringe costantemente l'array di pannelli solari cablato in stringhe

6.4 Ogni sistema solare fotovoltaico necessita di un regolatore di carica?

La risposta è no.

In generale, se il tuo pannello solare è inferiore a 5 watt per ogni 100 ampere di batteria, non hai bisogno di un regolatore di carica solare.

Ecco una formula che possiamo usare:

Quoziente = Capacità della batteria (Amp / ora) / Imp del pannello solare (Amp)

Se il quoziente è maggiore di 200, non è necessario un controller; altrimenti, è meglio installare un controller.

Ad esempio, se si dispone di una batteria da 200 Ah e di un pannello da 20 W, il quoziente sarebbe 200 / 1.18 = 169.5; in questo caso, è necessario un controller.

Se hai una batteria da 400 Ah e un pannello da 10 W, il quoziente sarebbe 400 / 0.59 = 677.9; in questo caso non serve un controller.