Co jsou solární regulátory nabíjení a proč je potřebujete?

Solární regulátor je  zařízení, které regulují napětí a proud ze solárních panelů do baterií nebo sítě a jsou  "mozkem" každého solárního systému". Regulátor pracuje jako měnič, to znamená, že vyšší vstupní napětí a nižší proud dokáže zpracovat na nižší napětí/ zvýší proud a to s vysokou účinností. Můžeme ho použít s jakýkoliv solární panel, zejména pak panely o výkonu 285Wp a vyšší. Vybrat správný solární regulátor je klíčový pro bezpečné a efektivní fungování solárního systému.  Zde je několik kroků, které vám pomohou vybrat ten správný solární regulátor:

Zjistěte typ solárního systému:

Určete, zda máte off-grid (izolovaný), grid-tie (připojený k síti) nebo hybridní solární systém. Solární regulátory se obvykle používají v off-grid a hybridních systémech.

Vyberte vhodný typ regulátoru:

Existují dva hlavní typy solárních regulátorů – PWM (Pulse WidthModulation) a MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Rozdíly mezi MPPT a PWM regulátorem

Volba solárního regulátoru, kromě možnosti přímého zapojení zátěže a požadavku na integrovaný vs. externí displej s ovládáním, závisí především na technologii přizpůsobení, pracovním napětí a maximálním pracovním proudu. Solární regulátory fungují jako spínače, které se připojují k solárnímu poli baterie. Výsledkem je, že se napětí solárního pole sníží na napětí připojené baterie. 

PWM - jednodušší metoda dělá to, že napětí (U) na panelu, ať už je jakékoli "ořízne" na požadované (pracovní) a pracuje s touto hodnotou. To v praxi znamená, že čím vyšší rozdíl napětí je mezi vstupem z panel a pracovním, tím méne efektivné metoda je. Výhodou těchto regulátoru je nižší cena a pasivní spotřeba blízká nule. PWM regulátory v podstatě jen upravují napětí panelu na hodnotu, která nezpůsobí přebíjení baterie.

Oproti tomu MPPT regulátory "transformují" vyšší vstupní napětí vhodné pro baterii.  Snížení napětí je ovšem kompenzováno větším výstupním proudem. 

PWM Regulátory k nabíjení baterií pomocí fotovoltaických panelů, u kterých je pro dosažení optimálního dobíjecího napětí nutné, aby byl panel na 12V složen ze 36 článků, panel na 24V ze 72 článků.

MPPT - je sofistikovanější a dražší než PWM. Tato technologie zajištuje pomocí metody "maximum power point tracker" optimalizaci výstupního napětí (U) a proudu (I) z panelu tak, aby celkový výkon (P) byl co nejvyšší. Představuje více než 99% učinnost při zpracování solární energie jakéhokoliv solárního panelu. MPPT regulátory "transformují" vyšší vstupní napětí vhodné pro baterii.  Snížení napětí je ovšem kompenzováno větším výstupním proudem. Technologie MPPT dosahuje až o 30% větší výnos ze solárního panelu, oproti PWM.

Další výhodou je, že regulátory s MPPT dokáží regulovat i vysokonapěťové solární panely (60-ti článkové apod.). Regulátor u těchto panelů dokáže s vysokou účinností zpracovat vyšší napětí (až do 250VDC) na potřebné dobíjecí napětí pro 12V, 24V nebo 48V baterie. Panely tak lze zapojit i do série.

Výhody a nevýhody jednotlivých typů solárních regulátorů nabíjení? 

Srovnání:

• Kontroléry MPPT vynikají maximalizací výkonu, manipulací s různými konfiguracemi panelů a přizpůsobováním se změnám prostředí, ale jsou dražší a složitější. MPPT regulátory jsou vhodnější pro větší systémy (nad 200 wattů), kde je rozhodující maximalizace účinnosti a výkonu.
• Regulátory PWM jsou jednodušší, levnější a robustnější, i když méně účinné při přeměně energie a postrádají přizpůsobivost měnícím se podmínkám. U malých systémů s menším počtem panelů (méně než 200 wattů) mohou být regulátory PWM nákladově efektivní.

Účinnost:

Kontroléry MPPT (Maximum Power Point Tracking) jsou obecně účinnější než kontroléry PWM (Pulse Width Modulation). MPPT regulátory dokážou převést přebytečné napětí na dodatečný proud, čímž maximalizují energii získanou ze solárních panelů.
Regulátory PWM jsou jednodušší a obvykle mají nižší účinnost konverze ve srovnání s regulátory MPPT, zejména ve scénářích s proměnlivými podmínkami slunečního záření.

Cena:

Regulátory PWM jsou obecně levnější než regulátory MPPT, což je činí atraktivními pro menší systémy nebo projekty s omezeným rozpočtem.
MPPT regulátory jsou nákladnější předem, ale mohou poskytovat lepší dlouhodobou návratnost díky vyšší účinnosti a zvýšenému výkonu.

Zkontrolujte parametry solárních panelů:

Zjistěte maximální napětí (Voc) a maximální proud (Isc) vašich solárních panelů. Tyto údaje naleznete na technickém štítku panelu nebo v jeho dokumentaci.

Spočítejte si celkový proud a napětí systému:

Přečtěte si celkový proud a napětí solárních panelů pokud použijte více panelů v sérii nebo paralelně. To vám pomůže určit potřebnou kapacitu solárního regulátoru.

Pracovní napětí

je definováno připojenou baterií k regulátoru (pozn. regulátory nemohou pracovat bez připojené baterie. Připojení panelů k regulátoru je možné pozuze tehdy, je-li připojena baterie, v opačném pčípadě hrozní nevratné poškození regulátoru), pokud tedy máte požadavek, aby solární systém byl 48V, použijte takový regulátor, který toto pracovní napětí podporuje. Standardně regulátory fungují v režimech 12V, 24V a některé také 36V a 48V.

Maximální pracovní proud (Imax)

je maximální vstupní i vástupní proud se kterým dokáže regulátor pracovat, při překročení Imax jak na vstupu nebo výstupu hrozí nevratné poškození regulátoru. To s jakým maximálním proudem zvolit regulátor zjistíte jednoduchým výpočtem

P(W) = U(V) x I(A)

P ( výkon panelu ) = U ( napětí, v tomto případě baterie ) x I ( proud do baterie )

Vyberte regulátor s dostatečnou kapacitou:

Zvolte solární regulátor, který zvládne napětí a proud vašeho solárního systému. Regulátor by měl být schopen zvládnout alespoň o 25 % vyšší hrdost, než je maximální výstupní hrdost vašich panelů, aby zahrnul možné špičky.

Praktický příklad : 

1) Mám-li panel o výkonu 100Wp* a chci nabíjet 12 voltovou baterii. 

100Wp/12V = x (A) 

x = 8,33A

to jest budu vybírat regulátor s max. pracovním proudem nejméně 10A.

*Wp je označení pro Watt peak - maximální výkon panelu při okolních podmínkách definovanách světlem o výkonu 1000W/m^2 a teplotou 25°C, pro účely výpočtu maximálního proudu uvažujte tuto veličinu jako výkon (P) s jednotkou watt(W)

2) Zapojení 3ks 100W flexibilních solárních panelů v sérii.

Umax= 66V, Imax=5,8A viz parametry panelu. Jelikož se tyto panely nejčastěji používají v aplikacích s 12V baterií (karavany apod), kde navíc nejsou v optimálním náklonu, lze doporučit pouze MPPT technologii a v tomto případě postačí 10A regulátor. Pokud však již budete připojovat více panelů doporučujeme i jeho 20A verzi.

Jak se solární regulátory nabíjení MPPT a PWM porovnávají z hlediska účinnosti, výkonu a kompatibility?

MPPT vynikají ve větších systémech, nabízejí kompatibilitu s různými typy panelů a přizpůsobivost měnícím se povětrnostním a teplotním podmínkám. Nemusí však být vhodné pro určité typy baterií. Na druhou stranu PWM regulátory jsou vhodnější pro menší systémy díky své jednoduchosti a kompatibilitě s většinou baterií. Přesto může dojít ke ztrátě účinnosti v různých podmínkách a mají omezenou kompatibilitu panelů. 

Kompatibilita s akumulátory:

ujistěte se, že vámi vybraný regulátor je kompatibilní s typem akumulátoru, který využíváte (např. olově, lithiový, LiFePO4 atd.).

Vlastnosti a ochrany:

Vyberte regulátor s potřebnými vlastnostmi a ochranou, jako je např. ochrana proti přetížení, zkratu, přehřátí, podvybíjení a přebití. Tyto funkce pomáhají chránit váš solární systém a prodlužují životnost jeho komponent.

Komunikační a monitorovací možnosti:

Některé solární regulátory nabízejí možnost sledování a ovládání prostřednictvím webových aplikací, chytrých telefonů nebo displeje. Zvažte, zda potřebujete tyto možnosti snadnější správy a monitorování vašeho solárního systému.

Budoucí rozšíření:

Pokud plánujete v budoucnu rozšířit svůj solární systém, výběr MPPT regulátoru může být výhodný, protože nabízí větší flexibilitu a škálovatelnost ve srovnání s PWM regulátory.

Pokud máte malý systém s omezeným rozpočtem a konzistentním slunečním zářením, může vám stačit PWM regulátor. U větších systémů, kde jsou rozhodující efektivita, škálovatelnost a výkon, se však doporučuje investovat do MPPT kontroléru.

Kvalita a značka:

Vyberte si kvalitní solární regulátor od renomovaného výrobce. 

EPEVER je předním výrobcem solárních regulátorů. Produkty EPEVER / EPsolar se vyznačují robustním provedením a výborným dílenským zpracováním, při zachování příznivé ceny. K MPPT i PWM regulátorům je dostupná široká řada příslušenství (externí čidla, komunikační moduly, displeje) a propracovaná dokumentace ve formě uživatelských manuálů.

Výrobky Victron Energy zahrnují čistě sinusové střídače bez nabíječek baterií, čistě sinusové střídače s nabíječkami baterií, nabíječky baterií, DC/DC konvertory, přepínače napájení, sledovače stavu baterií, oddělovače a propojovače baterií, oddělovací transformátory, komunikační sběrnice a více.