Los reguladores de carga solar son dispositivos electrónicos utilizados para regular la energía procedente de los paneles solares fotovoltaicos, concretamente de aquellos que cuentan con instalaciones solares fotovoltaicas aisladas o aquellos que emplean baterías para almacenar la electricidad, pero ¿qué es y cómo funciona exactamente un regulador de carga de placa solar? Para poder responder a la pregunta, es aconsejable tener en cuenta cómo funcionan los paneles solares y la relación que tienen con los reguladores de carga solar.
Los paneles solares pueden ser usados para el autoconsumo, así como para grandes instalaciones fotovoltaicas. Estos aprovechan la energía solar en forma de radiación para producir electricidad. Concretamente lo hacen a través de las células o celdas fotovoltaicas que están polarizadas con cargas opuestas para que, mediante la radiación, se consiga generar un campo eléctrico. De manera resumida, lo que ocurre en este campo eléctrico es que los fotones de la luz empujan a los electrones y generan un flujo de corriente. Si la electricidad se transmite directamente a la red eléctrica no utilizará batería y, por tanto, tampoco necesitarán un regulador de carga de placa solar. Ahora bien, si la instalación es aislada y utiliza una batería para almacenar la electricidad generada durante las horas de luz del día, entonces la instalación precisará de un regulador de carga solar para cuidar del estado de la batería y evitar las sobrecargas.
A continuación, te explicamos con más detenimiento qué es y cómo funciona un regulador de carga solar y qué aspectos debes tener en cuenta en el momento de su elección.
¿Qué es un regulador de carga?
Un regulador de carga de placa solar es un dispositivo electrónico que se coloca entre el campo fotovoltaico del panel solar y el campo de baterías, con el fin de controlar el flujo de energía que circula entre ambos sistemas. El regulador de carga solar actúa controlando la corriente que se genera en el panel solar mediante el control de la intensidad y voltaje que se transmiten a la batería. Los reguladores de carga de placa solar velan, asimismo, por el estado de carga de la batería para que el llenado sea óptimo —aunque en este último proceso se puede desperdiciar electricidad si no se elige el regulador adecuado, como veremos más adelante.
Los reguladores de carga solar regulan el flujo de la energía generada en el panel solar de acuerdo a la capacidad de carga que tiene la batería y al total de energía que se han generado en ellos. Lo vemos mejor ahora.
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Ver reguladores de carga¿Cómo funciona un regulador de carga solar?
Un regulador de carga funciona controlando la cantidad de energía que entra en una batería y la capacidad de carga que tiene ésta. Básicamente se adapta al funcionamiento de la batería, pero evita que ésta se sobrecargue. Las etapas de carga de la batería funcionan de la siguiente forma:
Etapa Bulk: En esta etapa, la corriente que se suministra a la batería pasa con una intensidad máxima. De esta forma, el voltaje —o tensión— aumenta rápidamente y llega hasta una potencia de 12,6 V —en las baterías generales— hasta que alcanza el primer límite de voltaje que tiene la batería. Hasta llegar a ese punto, la batería se carga en un 90% aproximadamente. Llegado este momento, el voltaje que alcanza la batería se sitúa en torno a los 14,4 V —según la batería que se utilice— y, aunque la absorción de la corriente se reduce drásticamente, la intensidad a la cual se suministra sigue siendo máxima.
Etapa de absorción: En este caso lo que ocurre es que la velocidad de carga disminuye hasta que la batería se carga por completo. El voltaje que se alcanza en esta etapa se corresponde con el del final de la fase Bulk y con la capacidad máxima que permite la batería —también conocido como límite de absorción.
Etapa de flotación: Lo que ocurre en este momento es que la tensión —o voltaje— disminuye, normalmente hasta los 13,5 V. Ocurre lo mismo con la corriente inyectada, la cual se reduce hasta que la batería se completa. Es el último periodo de llenado de la batería.
Si el panel solar genera demasiada energía y ésta es mayor que la cantidad de carga que tiene la batería, entonces el regulador de carga solar se encarga de que la energía no se inyecte en la batería evitando una sobrecarga. Esta energía se pierde por un proceso que se conoce como “Efecto Joule”, el cual genera calor. Normalmente, los generadores deben ajustarse a los parámetros de la batería. Es decir, a la capacidad de carga, a los voltajes con los que funcionan, etc., para que no se desperdicie demasiada energía.
¿Cómo elegir un regulador de carga solar?
La elección del regulador de carga de placa solar depende de la cantidad de energía que se vaya a generar mediante el autoconsumo con placas solares. Actualmente podemos encontrar dos tipos de reguladores de carga solar en el mercado. Estos son:
Reguladores de carga solar PWM (Modulación por anchura de pulsos): Estos reguladores pueden o no aprovechar la energía que se genera en los paneles solares dependiendo del estado de carga de la batería y la potencia que ofrezcan estos, ya que trabajan con la misma tensión que tiene la batería. Los mismos son capaces de llenar por completo la batería mediante pulsos de tensión en el periodo de flotación de la batería. Es decir, la corriente se introduce poco a poco hasta que se llena la batería. Estos dispositivos están pensados, sobre todo, cuando se trabaja con un campo fotovoltaico de baja potencia —por ejemplo, la instalación de luces con paneles solares en un jardín—. La ventaja de estos reguladores es que resultan más económicos y ligeros.
Reguladores de carga solar MPPT (Seguidor del Punto de Máxima Potencia): Estos reguladores consiguen un rendimiento máximo del panel solar ya que aprovechan la potencia máxima de estos. Esto es así gracias a que cuentan con un convertidor de tensión CC-CC que transforma la corriente continua de alta tensión del panel solar en corriente continua de baja tensión según la carga de la batería. Es decir, permite trabajar con tensiones diferentes. Por otro lado, este regulador cuenta con un seguidor del punto de máxima potencia que adapta la tensión de funcionamiento en el campo fotovoltaico a la mayor potencia que se genere en el proceso. Se consigue, pues, trabajar con tensiones más elevadas en el campo fotovoltaico y reducir las pérdidas energéticas por las bajas tensiones.
