Różnica między regulatorami ładowania PWM a MPPT

Regulator ładowania to urządzenie, które zapewnia połączenia panelu słonecznego z akumulatorem żelowym lub agm oraz dba o poprawną charakterystykę pracy ładowania. Bez regulatora ładowania bez znaczenia czy w systemie PWM czy MPPT nasz panel słoneczny naładował by akumulator zbyt wysokim napięciem doprowadzając akumulator do gazowania co w efekcie prowadzić będzie do jego zniszczenia. Regulatory odpowiadają również za poprawną charakterystykę pracy ładowania oraz utrzymanie akumulatora w jak najlepszej kondycji. Sprzedawcy oferują dwa typy regulatorów, różnica między regulatorami ładowania PWM a MPPT jest znaczna i poniżej postaramy się ją przedstawić w możliwie prostych słowach.

Regulatory ładowania PWM

Należą do grupy tańszych regulatorów przeznaczony do małych paneli słonecznych o mocy od 5 do 180W. Ich niewątpliwą zaletą jest niska cena. Regulatory tego typu chińskich producentów można nabyć nawet za kilkanaście złotych a renomowanych w granicach 120-200 zł. Niestety niska cena to jedyny atut tej konstrukcji. Regulatory o konstrukcji PWM w dużym skrócie zwierają napięcie panela słonecznego do napięcia akumulatora. Oznacza to, że w przypadku gdy posiadamy panel 160W o napięciu 19V i 8,42A oraz akumulator o napięciu 11V to po obniżeniu napięcia z 19V do 11V panela słonecznego ograniczymy moc modułu fotowoltaicznego do ok 92W. W czasie gdy napięcie akumulatora wskutek ładowania będzie rosło przy napięciu akumulatora 13V możemy liczyć na moc ok 109W. (Nie uwzględniono strat temperaturowych i pogodowych) Niestety jak łatwo zauważyć regulatory tej konstrukcji bardzo ograniczają moc paneli. Również ograniczone jest napięcie modułów jakie możemy przyłączyć do systemu i wynosi ono najczęściej 30V dla systemów z akumulatorem 12V oraz 50V dla systemów z akumulatorem 24. Dlatego też jeżeli chcemy dołączyć większą ilość paneli do regulatora ładowania należy to robić równolegle a więc zwiększamy prąd wyrażany w amperach a nie napięcie.

Niestety z uwagi na swoja konstrukcję i zwieranie napięcia panela do akumulatora oraz niskie napięcie modułów regulatory PWM bardzo słabo sprawują się przy ładowaniu w cieniu a w zasadzie kompletnie się do tego nie nadają. Konstrukcja PWM przewidziana jest dla modułów pracujących w słońcu.

Regulatory ładowania MPPT

Pierwszą najważniejsza zaletą konstrukcji MPPT jest fakt, że regulator nie zwiera ze sobą panela słonecznego i akumulatora. Umożliwia to uzyskanie pełnej mocy z modułu fotowoltaicznego oczywiście nie uwzględniając strat temperaturowych. Druga zaleta to punkt śledzenia mocy. Na moc wyrażoną w Watach wchodzą 2 składowe. Napięcie wyrażone w Voltach oraz prąd wyrażony w Amperach. Od iloczynu tych wartości zależy aktualna moc panela słonecznego. Wartości te zwłaszcza napięcie potrafi zmieniać się bardzo dynamicznie w zależności od pogody oraz od temperatury. Regulatory MPPT potrafią wyszukiwać najlepszy punkt mocy a więc najlepsze napięcie i prąd w danej chwili aby uzyskać jak największą moc modułu fotowoltaicznego. Takie rozwiązanie nie dość, że optymalizuje pracę to pozwala na osiągnięcie nawet do 30% lepszych efektów ładowania w cieniu względem regulatorów PWM.

Regulatory MPPT pracujące w cieniu latem potrafią osiągnąć nawet 45% mocy nominalnej modułu fotowoltaicznego. Kolejną bardzo ważną zaletą jest możliwość łączenia paneli słonecznych szeregowo i podnoszenie napięcia na zestawie modułów. Kilka paneli słonecznych połączonych w szeregu mogą to być 3 panele (przykład panel słoneczny 20V i 5A) zaoferuje nam napięcie 60V oraz w dalszym ciągu 5A. Moc zostanie potrojona ale prąd pozostanie ten sam. Zakres poszukiwania najlepszego napięcia znacznie wzrośnie dzięki temu wydajność ładowania w cieniu i w niekorzystnych warunkach atmosferycznych znacznie wzrośnie.

Idealnym rozwiązaniem w fotowoltaice byłoby stosowanie wielu małych paneli słonecznych połączonych szeregowo z wykorzystaniem regulatora MPPT. Dlatego też wszystkie duże instalacje elektrowni słonecznych mają panele słoneczne połączone szeregowo nawet po 20-25 szt w jednym ciągu stringu o napięciu ok 700V-875V. Przy tak wysokim napięciu optymalizacja pracy układu MPPT jest największa a relatywnie mały prąd eliminuje potrzebę użycia grubego okablowania.

Do znaczący wad regulatorów MPPT należy ich cena. Najtańsze chińskie regulatory z prawdziwym układem MPPT (zdarzają się tylko z napisem na obudowie) to koszt ok 300 zł za najtańsze urządzenia. Wydajne układy renomowanych producentów nie rzadko kosztuje 600zł, 800zł a nawet 2000 zł.

Różnica między regulatorami ładowania PWM a MPPT – podsumowanie

Jeżeli używasz jednego bądź dwóch paneli słonecznych oraz regulatora PWM a moc w dalszym ciągu jest dla ciebie nie wystarczalna i rozważasz zakup kolejnego panela fotowoltaicznego ten ruch nie będzie miał sensu. Dużo lepiej jest zainwestować w regulator MPPT. 2 panele słoneczne połączone szeregowo z regulatorem MPPT będą pracowały lepiej i wydajniej niż 3 a nawet 4 panele połączone równolegle z regulatorem PWM. Jeżeli chcesz znacząco podnieść wydajność swojego systemu zarówno w słońcu jak i cieniu wymień regulator PWM na MPPT.

Artykuł zaktualizowana 21 sierpnia 2020 r. – Filip