Totul despre controller-ul solar

In articolul cu numarul 4 al seriei, vreau sa vorbim despre o componenta importanta si anume controller-ul solar, care in esenta organizeaza energia venita de la panou pentru a o baga in baterii. Fara un controller, daca ai lega panoul solar direct la baterie ar merge putin iar apoi ... bateria s-ar face popcorn.

Controllerele sunt de doua feluri: PWM si MPPT. Diferenta principala dintre ele este ca PWM sau Pulse Width Modulation este in esenta un intrerupator ceva mai destept - baga curent sau nu baga curent in baterii, folosind pulsuri. Odata "deschis" intrerupatorul", bateria va trage voltajul panoului in jos si se va incarca. Acest proces se opreste cand PWM se inchide, de aici numele de pulse width modulation. Si se tot repeta procesul pana bateria e plina, marind intervalele de pauza pe masura ce voltajul bateriei creste. Acest tip de controller are nevoie de un panou cu un voltaj apropiat de cel al bateriei pentru a-si face treaba, aspect destul de important dar si care ne limiteaza notabil. Adica, pentru un sistem pe 12 volti, panoul trebuie sa fie pana in 20 volti aproximativ, ceea ce nu e grozav. Exemplu clar: Daca iei un panou de 100w la 20V si il pui intr-un controller PWM, acesta va cobori tot la 13V. Matematic, daca avem 100W la 20V, vor rezulta 5 amperi ora. Dar, pentru ca un PWM nu poate interveni in voltaj, avem 13v cu 5 amperi ora deci randamentul scade la 65%, hai 70% in cel mai optimist scenariu.

Daca ne uitam acum la cealalta varianta, MPPT sau Maximum Power Point Tracking, acesta functioneaza complet diferit. Daca PWM conecta si deconecta printr-un circuit bateria de panou, MPPT are doua circuite diferite. Acest controller notabil mai avansat coboara voltajul panourilor si se comporta ca un DC-DC Charger smart, mai ales in cazul sistemelor uzuale de 12v. Hai sa luam tot exemplul cu panoul de 100W de mai devreme ca sa vedem ce se petrece. In cazul lui MPPT, daca intra 100W la 20V, deci 5 amperi, acesta va scadea voltajul si va produce aproape tot 100W dar la 13V deci undeva pe la 7 amperi. Am facut aproximarile acestea pentru ca in orice proces de genul vor exista, in mod natural, niste pierderi. Poate 2 amperi nu par mult ca valoare, dar sunt relevanti ca si procent. Iar cand ai pe camper 300-500-1000w de panouri, diferenta de 30% de eficienta este mai mult decat relevanta. Ma rog, nu ajungi sa pui PWM pe sisteme mari, pentru ca nu-i gandit pentru asa ceva, tot la MPPT revii. Dar, ca idee, PWM e o tehnologie veche care nu prea-si mai are rostul decat pentru sisteme mici si de buget redus sau incarcari lente pe perioade lungi de timp (lumini de gradina si chestii similare)

Am incercat sa explic diferenta simplu, ca sa nu intram prea mult in tehnica, desi tot am facut-o putin. Cel mai relevant aspect este ca MPPT-ul are un randament cu aproximativ 30% mai mare decat pwm deci, fara indoiala, acesta este controller-ul pe care vrem sa il alegem. Trebuie insa avut grija, deoarece pe multe controllere chinezesti ieftine scrie MPPT dar ... de obicei nu sunt.

Si MPPT-urile sunt de mai multe feluri. Personal eu folosesc un Victron Smart Solar 100-30, asta inseamna ca poate functiona la maxim 100V si 30Amperi. Sigur, fiecare producator o sa descrie diferit sau o sa aiba o terminologie diferite pentru modelele lor, dar la controllere Victron primul numar e voltajul maxim iar al doilea este amperajul maxim. Smart inseamna ca are bluetooth si ma pot conecta oricand la el ca sa vad istoricul, trendurile si ce se intampla in real time. Bonus, datorita setup-ului meu, pot sa vad informatia si de pe net cu ajutorului lui Cerbo GX prin VRM. As zice ca acesta este un sistem simplu si eficient. Exista si alternative, cum ar fi cele care preiau curent si din solar si din alternator, de la Epever, Renogy sau C-Tek sau Redarc. Recunosc, imi place ideea, mi se pare o solutie curata, simpla, care functioneaza atat ca un controller solar cat si ca un DC-DC de la masina. Dar, principial, ei tind sa ma feresc de chestiile care sunt all in one, deoarece atunci cand se strica, se strica tot, evident. Si, pentru siguranta, eu am ales sa folosesc un Victron Smart BMS CL100 ca sa incarc din alternator si SmartSolar pentru panou. Astfel, daca unul pica din orice motiv, ramai cu o posibila sursa de energie. Sub nici o forma nu spun ca sunt rele, din contra C-Tek si Redarc sunt niste producatori excelenti, mai ales pe partea de overlanding. Dar, am preferat sa le separ pentru linistea mea.

Un alt punct de atins aici este acela al instalarii si eficientei. La fel ca orice alt produs, controllerul are un randament care poate varia in functie de temperatura. Daca instalarea se face intr-un spatiu inchis, unde nu are loc sa se ventileze, poti avea surpriza sa vezi ori un randament mic ori sa se opreasca. De asemenea, nu toate MPPT-urile sunt construite la fel, de unde si diferentele de pret. Unele au randamente de 98% pana la temperaturi de 40 de gradele, altele pot avea si sub 90% in cele mai bune zile ale lor. E un aspect important pentru ca tot procesul prin care trece energia de cand vine de la soare pana ajunge in mufa ta de la iPhone implica niste pierderi. Iar echipamentele de calitate iti asigura tie pierderile cele mai mici. Daca revenim la PWM si ne gandim ca din 70% eficienta mai taiem vreo 10% cand e cald, mai bine-ti cumperi un dinam si bagi o ora de cardio, ca ai rezultate mai bune. 

Pe langa controller, trebuie cabluri, conectori, sigurante si tot felul de chestii si as vrea sa vorbim pe scurt si despre ele pentru ca sunt importante. In primul rand cablurile si conectorii, pentru ca mi-a ramas in minte o discutie de pe un grup de rulotisti unde cineva argumenta ca cele specifice pentru solar sunt scumpe. Se poate sa fie, dar cablurile dedicate au, pe langa o alta calitate, rezistenta crescuta la UV, care e un aspect foarte important. Cablurile normale se pot coace dupa doua-trei veri iar rezultatele pot varia de la nefunctionare la scurtcircuit sau incendiu. Deci, orice montati acasa, faceti cu produse dedicate. Tot legat de cablu exista un aspect de montaj pe care l-am intalnit mai mult in state si mai putin in europa. La multe sisteme am vazut o siguranta automata pusa pe traseul dintre panou si controller. Utilitatea pe care o vad eu este de a intrerupe curentul de la panou atunci cand vrei sa scoti bateriile, deoarece in principiu trebuie sa desfaci intai panoul si apoi bateriile. Altfel, fara o baterie conectata, ai sansa ca energia din panou sa faca un controller popcorn. Fie ca vrei sa desfaci sistemul ca sa opresti panoul sau sa protejezi de eventuale probleme de supratensiune, o siguranta aici nu strica. Maxim nu o folosesti niciodata, dar nu strica.

Bun, se pare ca am deslusit si acest mister al controllerelor solare. Deci, in seria asta, pana acum am vorbit de cum construim si dimensionam un sistem offgrid de camper, ce baterii exista si ce ar trebui sa cumparam, ce panouri solare si ce controllere sa alegem. Cred ca merita sa vorbim putin si despre invertorul 12v-230v pentru ca am gasit si acolo o gramada de mituri si idei preconcepute si e bine sa stim exact dupa ce ne uitam atunci cand dam banii pe un produs de genul. Pentru ca 2000w de la un invertor no name facut la gramada printr-un sat din China nu sunt chiar aceiasi 2000w de la un Renogy, Victron sau MasterVolt.