El regulador de carga solar, también conocido como controlador de carga solar, es un componente importante en una instalación de energía solar fotovoltaica, que está ubicado entre el panel solar y la batería.
Será necesario el uso de un regulador solar cuando la instalación fotovoltaica disponga de batería, ya que su función principal es la de regular la carga de esta.
No obstante, algunos inversores hacen la función de regulación y protección de la batería, en cuyo caso, no será necesaria la instalación de ningún regulador solar.
El regulador de placa solar va a controlar la tensión V y la corriente I desde las placas solares hacia la batería y va a evitar la sobrecarga de esta, es decir, que una vez que se cargue al 100%, no continúe cargando.
Hay que tener en cuenta que la tensión V que entregan los paneles solares puede variar en función de la intensidad de la luz solar y la temperatura, pudiendo alcanzar valores que pueden dañar las baterías.
Algunos reguladores fotovoltaicos también pueden proteger a la batería de descargas excesivas, es decir, pueden evitar la descarga profunda de la batería.
Índice
Tipos de Reguladores Solares de Carga
Los tipos de controlador de carga solar podemos clasificarlos según 2 criterios: reguladores según la tecnología de regulación o reguladores según la conexión entre batería y carga.
Reguladores según la Tecnología de Regulación
En función del tipo de tecnología que regula la carga podemos clasificarlos en: reguladores PWM y reguladores MPPT.
● Reguladores PWM (Pulse Width Modulation): es un tipo de regulador que proporciona una carga constante a la batería al ajustar la tasa de carga mediante la modulación de la anchura de los pulsos de la señal de carga. Esto proporciona una carga más estable y uniforme a la batería, ayudando a prolongar su vida útil.
Sin embargo, el controlador PWM no es muy eficiente en la conversión de energía, ya que no puede optimizar la tensión y la corriente de carga de la batería en todas las condiciones de luz y temperatura. Es una opción económica y eficaz para sistemas de baja a media potencia con baterías pequeñas.
● Reguladores MPPT (Maximum Power Point Tracking): es el tipo más avanzado de regulador solar. Este controlador es capaz de optimizar la producción de energía del panel solar para obtener la máxima eficiencia y reducir las pérdidas de energía.
El controlador MPPT utiliza un circuito electrónico para encontrar el punto de máxima potencia de los paneles solares, extrayendo la máxima cantidad de energía en todas las condiciones de luz y temperatura y optimizando la tensión y la corriente de carga de la batería. Esto lo convierte en una opción ideal para sistemas solares de alta potencia y baterías grandes.
A continuación, hablaremos con más profundidad de los reguladores solares PMW y MPPT y analizaremos varios modelos y su precio.
Reguladores según la Conexión entre Batería y Carga
Dependiendo de si la carga se conecta a la batería o se conecta al regulador, se pueden clasificar en 2 tipos: regulador de carga solar sin conexión de carga y regulador de carga solar con conexión de carga.
Regulador con Conexión de Carga
Controlan la carga de la batería para evitar la sobrecarga y controlan la descarga para evitar la descarga profunda, disponiendo de bornes de salida para conectar las cargas a través de él.
Durante el proceso de carga, controlan la corriente I y la tensión V máxima a la que se carga la batería. En general, utilizan la tensión de la batería como indicador para controlar la corriente de carga y protegerla de sobrecalentamientos.
En el proceso descarga, controlan la tensión V de la batería de forma que, si cae por debajo de un nivel de tensión predefinido, desconectan automáticamente las cargas o receptores de su salida.
Suelen proteger a la batería contra cortocircuitos. Además, también tienen la capacidad de ajustar la tensión V de carga para adaptarse a diferentes tipos de baterías y optimizar su rendimiento.
Suelen tener ajustes específicos para baterías de plomo-ácido, AGM, de gel o de litio, ajustando la tensión de carga de acuerdo con las especificaciones del fabricante de la batería.
Siendo:
PV+ / PV- = bornes (positivo y negativo) de conexión de los paneles
BAT+ / BAT- = bornes (positivo y negativo) de conexión de baterías
LOAD+ / LOAD- = bornes de conexión para cargas de corriente continua CC
Aunque depende del modelo de regulador, la salida de carga (LOAD+ y LOAD-) suele estar diseñada para cargas de corriente continua (CC) de bajo consumo.
Para consumos de mayor potencia, especialmente con inversor para cargas de corriente alterna (CA), el inversor se conecta directamente a la batería. En este caso, el inversor suele incluir la función de desconexión de la batería si el nivel de carga de esta cae por debajo de un valor determinado.
Existe algún modelo de regulador, cuya salida de carga (LOAD+ y LOAD-) proporciona suficiente amperaje, para conectar directamente el inversor.
Regulador sin Conexión de Carga
También conocidos como reguladores de carga cero, controlan la carga de la batería evitando su sobrecarga, pero no controlan su descarga, no disponiendo de bornes de salida para conectar y alimentar las cargas a través de él.
Como cualquier regulador, realiza el control del proceso de carga de la batería, ajustando la corriente para que se mantenga dentro de los límites seguros, pero no controlan el proceso de descarga de la batería.
Este es el esquema de un regulador sin conexión de carga:
Siendo:
PV+ / PV- = bornes (positivo y negativo) de conexión de los paneles
BAT+ / BAT- = bornes (positivo y negativo) de conexión de baterías
Las cargas se conectan a la batería, directamente, si son cargas de corriente continua (CC) o mediante inversor, si son cargas de corriente alterna (CA).
En este caso, para que la batería quede protegida de descargas profundas:
- Si la carga es de CC y se ha conectado directamente a la batería: se debe instalar un dispositivo de protección de batería con función de desconexión automática.
Opera midiendo de manera constante el voltaje de la batería y desconectando de forma automática la carga en el instante en que la tensión llega a un nivel previamente establecido. El punto de desconexión puede ser modificado según el tipo de batería.
- Si la carga es de CA y se ha conectado a la batería a través de un inversor: el inversor suele incluir la función de desconexión de la batería, en caso de que el nivel de carga de esta caiga por debajo de un valor determinado.
Si de forma excepcional, el inversor no tuviera esta función, se deberá instalar en la batería un dispositivo de protección de batería con función de desconexión automática.
Características Técnicas del Regulador de Carga Solar
Los parámetros técnicos más importantes que se deben tener en cuenta al seleccionar un regulador solar son:
Tensión Nominal del Sistema Solar VN
Es la tensión máxima que el regulador puede manejar en su entrada (PV+ / PV-). Por lo general, los reguladores solares están diseñados para sistemas solares con tensión de trabajo de 12V, 24V o 48V.
Corriente Nominal de Entrada o Carga del Regulador
También denominada corriente solar, es la corriente máxima de entrada que el regulador puede manejar o soportar desde los paneles solares (PV+ / PV-).
Siempre deberá ser superior a la máxima corriente que se pueda extraer de los módulos o paneles fotovoltaicos, es decir, el valor de corriente de cortocircuito ISC de los paneles solares instalados.
Corriente Nominal de Salida o Descarga del Regulador
Es la corriente máxima de salida que el regulador puede manejar durante la descarga (LOAD+ y LOAD-).
Si el valor de esta corriente es menor que la corriente requerida por las cargas, se pueden producir daños en el regulador. Debe seleccionarse también de acuerdo a la corriente máxima de la batería, que depende a su vez de la capacidad.
Voltaje de Desconexión del Regulador
Es el voltaje en el que el regulador desconecta automáticamente la carga para evitar que la batería se descargue demasiado. Debe ser ajustado en función de la capacidad de la batería y las necesidades de la carga.
Voltaje de Reconexión del Regulador Solar
Es el voltaje en el que el regulador vuelve a conectar automáticamente la batería después de haberla desconectado debido a una descarga profunda. Debe ser ajustado en función de la capacidad de la batería y las necesidades de la carga.
Tipo de Regulador de Carga Solar
Hay 2 tipos principales de reguladores solares: PWM (modulación por ancho de pulso) y MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia).
Los reguladores PWM son más económicos pero menos eficientes que los reguladores MPPT.
Algunos reguladores disponen de ambos modos de carga PWM + MPPT, pudiendo seleccionar cualquiera de ellos.
Selección del Tipo de Batería
Algunos reguladores solares pueden tener una configuración predeterminada para un tipo de batería específico. No obstante, la mayoría son programables para diferentes tipos de baterías, como ácido-plomo, gel, AGM, litio, entre otros.
Protecciones del Regulador Solar de Carga
Los reguladores solares suelen estar equipados con protección contra cortocircuitos, sobrecarga, sobretensión y polaridad inversa para garantizar un funcionamiento seguro y confiable del sistema solar.
Además, pueden añadir otras características como: ajustes de nivel de tensión, conexión a PC, medida de la corriente que consume y que suministra, medida de las tensiones de entrada de los módulos o paneles, ecualización de la batería, etc.
Comparativa entre Reguladores Solares PMW y MPPT
Aunque las características pueden variar dependiendo del modelo y marca específicos del regulador, podemos hacer una comparativa de las principales características de ambos reguladores:
| Característica | Regulador PWM | Regulador MPPT |
| Eficiencia máxima | 80-90% | 95-99% |
| Rango de voltaje de entrada | Limitado por la batería (12V, 24V, etc.) | Amplio rango (hasta 600V) |
| Rango de temperatura | Menos adecuado para ambientes extremos | Más adecuado para ambientes extremos |
| Manejo de sombras | No tan efectivo en situaciones de sombra | Mejora significativamente la producción en situaciones de sombra |
| Coste | Menos costoso que el regulador MPPT | Más costoso que el regulador PWM |
| Diseño del sistema | No se adapta tan bien a sistemas grandes o complejos | Ideal para sistemas grandes o complejos |
Secuencia de Conexión del Regulador de Carga Solar
Es importante seguir una secuencia de conexión adecuada al conectar el regulador solar, la batería y la carga. Se recomienda la siguiente secuencia de conexión:
- Conectar la batería al regulador: primero se ha de conectar la batería al regulador. La mayoría de los reguladores tienen polaridad inversa y protección contra cortocircuitos, lo que evita daños en el equipo y la batería.
- Conectar el panel solar al regulador: a continuación se debe conectar el panel solar al regulador solar. Previamente, debemos asegurarnos de que el panel solar esté desconectado o cubierto antes de conectar los cables. Así, evitaremos choques eléctricos.
- Conectar la carga al regulador: finalmente, se conecta la carga al regulador. La carga puede ser una luz, un ventilador, una bomba, etc.
De esta manera, se permite que los paneles solares carguen primero la batería. Una vez cargada esta, alimenta a los receptores, garantizando una carga completa antes de usar la energía almacenada.
Puedes ver el precio de los diferentes reguladores solares aquí:
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