O controlador de carga PWM é um dispositivo essencial para o funcionamento eficaz e seguro de sistemas fotovoltaicos que contam com um banco de baterias, como os do tipo off grid ou híbridos. Servem para controlar a voltagem de entrada nas baterias, evitando sobrecargas ou descargas excessivas.
Esse equipamento fica localizado entre os painéis solares e as baterias, e sua atuação ajuda a prolongar e otimizar a vida útil das baterias do sistema.
Já que é um acessório tão importante para determinados tipos de sistema fotovoltaico, faz-se necessário que o integrador solar fique por dentro de todas as suas propriedades.
Um dos modelos mais utilizados é o controlador de carga PWM. Confira a seguir tudo o que você precisa saber sobre ele.
Por que o controlador de carga é indispensável?
Os painéis solares de um sistema fotovoltaico podem produzir mais ou menos energia, de acordo com a quantidade de luz solar absorvida.
As baterias que compõem sistemas off grid e híbridos não suportam, por si só, essa variação de energia, por isso é preciso que a instalação conte também com o controlador de carga.
Esse equipamento é essencial para o gerenciamento da energia, enviando a quantidade necessária e adequada para o banco de alimentação.
Desse modo, é um acessório complementar para o carregamento das baterias, já que garante o balanceamento adequado da carga necessária para o consumo. Faz isso por meio do controle de entrada e saída de cargas, do painel para as baterias e das baterias para o inversor solar.
O controlador de carga trabalha controlando algumas variáveis, como a tensão (voltagem) usada para carregar as baterias, e a corrente (amperagem) necessária para isso. Assim, impede que o painel solar envie uma quantidade de energia superior à que as baterias conseguem armazenar.
Evitar o acúmulo excessivo de energia é importante para garantir a integridade das baterias, pois esse excedente pode ocasionar danos a elas, comprometer todo o sistema fotovoltaico e até mesmo causar graves fatalidades.
Sendo assim, é fácil compreender a importância do controlador de carga na instalação de sistemas fotovoltaicos off grid e híbridos. Esse item é o responsável por prolongar a vida útil das baterias, por duas razões principais:
1) possibilita que elas fiquem em repouso quando não estão em uso, enviando uma carga mínima apenas para mantê-las abastecidas;
2) impede que o sistema continue enviando energia quando as baterias já estão totalmente carregadas, evitando, assim, uma sobrecarga.
Esses são argumentos que precisam ficar claros para que o seu cliente reconheça a importância de investir em um bom controlador de carga, caso opte pela instalação de um sistema fotovoltaico composto por um banco de baterias.
Os controladores convencionais precisam sempre receber uma tensão superior às da bateria, o que vai garantir seu funcionamento adequado.
E a capacidade do controlador deve ser maior do que a corrente de curto-circuito de todos os painéis fotovoltaicos somados, e igual ou superior à máxima corrente exigida pelo consumo energético do imóvel.
Uma vez esclarecida a importância do controlador de carga e como ele funciona, confira a seguir sobre um dos tipos mais comuns, o PWM.
Como funciona um controlador PWM?
Como vimos acima, o controlador de carga tem a função de impedir que os painéis solares sobrecarreguem as baterias.
A estratégia de controle desse dispositivo determina a eficiência do carregamento da bateria e do uso do painel solar, o que influencia a capacidade do sistema de atender às demandas de carga e à vida útil da bateria.
Isso é importante porque a carga de energia produzida varia de acordo com a irradiação solar, o que pode ser muito prejudicial para a bateria. A proteção que os controladores oferecem contra sobrecargas e descargas excessivas permite que as baterias durem mais.
O mais comum e utilizado controlador de carga para sistemas fotovoltaicos é o PWM. Sua sigla remete ao conceito de Pulse Width Modulation (modulação por largura de pulso), o que pode ser entendido como pulsar rapidamente um sinal digital em um condutor.
Esse é o meio mais efetivo para obter carga de bateria de tensão constante, com a corrente da matriz solar diminuindo segundo as condições da bateria e as necessidades de recarga.
Além de outras aplicações, essa técnica de modulação também pode ser utilizada para simular uma tensão estática variável.
A tecnologia PWM funciona com a emissão de pulsos de tensão em alta frequência, que possibilitam o carregamento máximo das baterias. O dispositivo desse tipo consegue verificar o status da carga e limitar a tensão produzida pelos módulos solares que será enviada ao banco de baterias.
Esse tipo de controlador de carga emprega a seguinte tecnologia: quando uma voltagem da bateria atinge o ponto de ajuste de regulação, o algoritmo PWM reduz lentamente a corrente de carga para evitar o aquecimento e o uso de gás da bateria, ao mesmo tempo em que o carregamento continua a devolver a quantidade máxima de energia à bateria no menor tempo.
Com isso, o equipamento apresenta maior eficiência de carregamento, recarga rápida e uma bateria normal com capacidade total.
Alguns outros recursos importantes de um controlador de carga PWM incluem:
- Capacidade de recuperar a capacidade da bateria perdida e dessulfatar uma bateria;
- Aumentar drasticamente a aceitação de carga da bateria;
- Equalizar células de bateria à deriva;
- Ajustes automáticos para o envelhecimento da bateria;
- Auto-regulação para quedas de tensão e efeitos de temperatura em sistemas solares.
Além de sistemas fotovoltaicos, o controlador de carga PWM é comumente utilizado no controle de motores elétricos, aquecedores, LEDs ou luzes em diferentes intensidades ou frequências.
Apesar de ter menor eficiência devido às grandes perdas de energia, esse tipo de controlador é muito procurado por conta do seu custo mais acessível em comparação a outras opções encontradas no mercado.
O carregamento pela técnica de PWM passa por três estágios. Confira a seguir quais são eles.
1 – Carga a granel
Levando em conta que o objetivo principal de um controlador de carga é recarregar uma bateria, esse primeiro estágio é basicamente onde a maior voltagem e amperagem é utilizada.
O nível de carga que pode ser aplicado sem ocasionar o superaquecimento da bateria é conhecido como taxa de absorção natural da bateria. Nesse estágio, o controlador deve recarregar as baterias que se encontram totalmente drenadas.
Como a bateria não chega a ficar completa nesse estágio, não há risco de sobrecarga.
2 – Carga de Absorção
Os controladores detectam a tensão e a resistência da bateria antes de realizar o carregamento, e só depois de realizar essa leitura determinam em qual estágio deve ser feita a recarga adequada.
Quando a bateria atinge 80% do estado de carga, o controlador entra em estágio de absorção. Geralmente, nessa etapa, mantém-se uma voltagem constante, enquanto a amperagem diminui.
Com a corrente mais baixa sendo encaminhada com segurança para a bateria, possibilita carregar sem superaquecer. Esse segundo estágio costuma tomar mais tempo, pois a corrente diminui continuamente até que a bateria quase atinja a capacidade total.
Sendo assim, os últimos 20% levam mais tempo para serem atingidos do que os 20% iniciais do primeiro estágio, quando a bateria está totalmente drenada.
3 – Carga Flutuante
Os controladores de carga entram em modo de flutuação no estágio final da recarga, alguns ao atingirem 85%, outros perto de 95%. Esse estágio é o que promove a carga completa e mantém o estado de carga de 100%.
Nesse momento, a tensão e a corrente diminuem, e há carga para a bateria em todos os momentos, mas apenas a uma taxa segura para garantir um estado completo de carga, e nada além disso.
Compreender o funcionamento de todos os dispositivos e equipamentos que fazem parte do seu trabalho é fundamental para oferecer um bom trabalho enquanto integrador solar e, assim, garantir que todas as demandas de seus clientes sejam devidamente atendidas.
Esse artigo foi eficaz em esclarecer a funcionalidade de um controlador de carga do tipo PWM? Deixe sua opinião nos comentários e contribua para que nosso trabalho possa ser cada vez melhor.
10 Motivos para ser um integrador Solfácil
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