O que é Controlador de Carga?

O controlador/regulador de carga é um dos principais componentes de um sistema solar fotovoltaico, sendo o responsável pela duração da vida útil dos bancos de baterias estacionárias, que são os componentes de menor vida útil nos sistemas fotovoltaicos.

A função do regulador de carga, também denominado controlador, é de proteger as baterias estacionárias, por efeito de sobrecarga ou descarga profunda, e assim garantir, que toda a energia fotovoltaica produzida pelos painéis fotovoltaicos seja armazenada com maior eficácia nas baterias.

Os controladores de carga possuem uma série de dispositivos que informam permanentemente sobre o estado de carga do sistema e alertam o usuário para que este possa adaptar a instalação às suas necessidades particulares, aumentando assim o tempo de vida útil das baterias.

Os controladores são utilizados principalmente em sistemas isolados da rede ou seja em sistemas autônomos, compostos por módulos fotovoltaicos, ligados a um controlador / regulador, que está ligado ao banco de baterias.

Os reguladores de carga devem ser selecionados tendo em vista as características do sistema fotovoltaico utilizado e as características de tensão e corrente envolvidas no sistema solar fotovoltaico.

Os sistemas de geração de energia solar fotovoltaica que utilizam baterias devem obrigatoriamente ter um controlador de carga associado. O controlador de carga é o componente que faz a conexão entre o painel solar e as baterias, evitando a sobrecarga ou descarga excessiva.

As placas solares geram energia de forma irregular e com bastante variação nos níveis de tensão e corrente. Também pode haver variações abruptas de radiação e de geração de energia, por exemplo na passagem de uma nuvem. Aí que está a função principal dos controladores de carga, pois regulam a tensão (Volts) e a corrente (Amp) gerada pelos painéis solares. Desta forma, o controlador carrega as baterias estacionárias de acordo com o perfil de carga e não com o perfil da geração, aumentando assim a vida útil das baterias.

Dimensionamento do Controlador de Carga

O controlador de carga é definido pela tensão de trabalho do sistema fotovoltaico e pela maior corrente exigida. A capacidade nominal de corrente do controlador deve superar a corrente de curto-circuito somada dos painéis solares e também a máxima corrente exigida pelo consumo, dimensionando-se àquele de maior valor.

Portanto, devem ser calculadas ambas as correntes, ou seja a corrente resultante das strings de painéis solares e a corrente resultante das cargas, sendo selecionada a corrente mais elevada.

O valor da corrente da carga é o consumo de energia em watts-hora dividido pela tensão (V) de trabalho do regulador.

Verifique a corrente exigida pelos equipamentos que serão ligados ao sistema solar.

Para o cálculo da corrente máxima dos painéis solares, você deve checar a ficha técnica da placa solar e buscar a informação da corrente de curto-circuito. Deve-se calcular a corrente resultante das malhas e strings. Caso os painéis estejam em paralelo soma-se as correntes, caso estejam em série a corrente resultante é igual a corrente máxima de um único painel solar.

A corrente do sistema será a soma das correntes máximas geradas pelo(s) painéis solares. Obtenha o total, levando em consideração a associação dos painéis conectados série-paralelo.

Defina o controlador pelo maior valor encontrado (painel ou consumo).

Exemplo

Para um consumo diário de 900 Wh-dia, sendo proposto a produção de 1000 Wh-dia.

O kif off-grid de 1000Wh-dia é composto por uma placa solar de 275 Watts, que possui corrente de curto circuito de 9,18Amp. Neste caso, um controlador de 10A atenderia, pois esta é a maior corrente na parte da alimentação de energia.

Agora vamos verificar o lado do consumo. O maior consumo ou carregamento possível das baterias está limitado à capacidade máxima de energia que a placa solar possa transferir. Neste caso 275Watts-hora. Então, dividimos este valor pela tensão de trabalho do banco de baterias, obtendo-se a corrente que será necessária para escolher o controlador.

Considerando o banco de baterias operando em 24 Vcc

275 Wh / 24 V = 11,46 Amperes

Portanto, necessitamos de um controlador com capacidade superior a 11,46A, sendo indicado o de 20A. Mas o dimensionamento ainda não terminou. Necessário ainda checar a tensão de trabalho do regulador.

Os painéis solares de 275W possuem tensão de circuito aberto de 38V. Então, o controlador necessita possuir tensão de entrada dos painéis solares superior a 38V, dado que a condição de operação do banco de baterias esteja em 24 Vcc .

Caso a corrente total supere a capacidade nominal do controlador, considere a compra do controlador de capacidade nominal superior, ou divida sua instalação com mais controladores em dois ou mais circuitos. Podendo, executar o mesmo principio de balanceamento de carga de uma instalação eléctrica convencional.

RESUMO:

O Controlador de carga tem como finalidade conectar e proteger as baterias estacionárias no sistema de energia solar fotovoltaico. Utilizado principalmente em sistemas Off Grid (autônomos), o controlador preserva a vida útil das baterias evitando sua sobrecarga ou descarga profunda. Há dois tipos de controladores nos kits de energia solar: PWM e MPPT.

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