O controlador MPPT onde a sigla significa “maximum power point tracking” que em português é traduzido como “rastreamento do ponto de potência máxima”, tem o objetivo de controlar a saída do sistema fotovoltaico, controlando a tensão e a corrente a fim de manter a potência máxima do sistema.
Este equipamento pode ser utilizado em vários tipos de sistemas fotovoltaicos, é bastante utilizado em sistemas onde há presença de baterias, com por exemplo o sistema Off grid e o sistema híbrido com o objetivo de controlar a carga das baterias, mas também pode ser utilizado no sistema On grid com o objetivo de evitar a diminuição de eficiência do sistema.
Sistema Off grid
O sistema Off grid é utilizado quando a rede de energia fotovoltaica não está conectada na rede de energia pública, isso quer dizer que quando não houver a radiação solar, no horário noturno por exemplo, o sistema não terá energia elétrica. Para resolver este problema são instaladas baterias estacionárias, que tem a característica de manter uma carga alta por bastante tempo e ciclos de cargas altos.
Sistema Híbrido
O sistema híbrido é o On grid com a utilização de baterias estacionárias, ou seja, quando não houver a geração através das placas fotovoltaicas, a energia utilizada será da rede de energia pública, caso esta rede por algum motivo parar de fornecer, as baterias serão utilizadas.
Controlador MPPT e as baterias
O controlador MPPT é utilizado quando o sistema tem a presença de baterias pois ele será o responsável por controlar tensão e a corrente que irão carregar as baterias e também controlar quando a energia das baterias for utilizada.
Controle na carga de baterias
Um sistema fotovoltaico gera uma tensão e corrente específicos de acordo com a quantidade de células em uma placa fotovoltaica, a bateria é carregada em uma tensão de 12V, que é diferente da tensão da placa solar, isso significa que entre a placa solar e a bateria deve ter um equipamento capaz de mudar a tensão gerada pela placa solar, para a tensão de 12V da bateria.
O controlador MPPT realiza o controle da tensão de saída, mas além disso ele também controla a corrente de saída, isso significa que tem a capacidade de controlar a potência de saída também. De acordo com o exemplo abaixo é possível identificar como o controlador mantém a potência máxima ao carregar uma bateria:
Vamos utilizar um sistema fotovoltaico com a tensão de saída de 15V e a corrente de 2A.
Utilizando a fórmula da potência: P = VxI, onde P = Potência, V = Tensão e I = Corrente, temos:
P = 15×2 = 30Watts de potência.
No momento em que é necessário carregar uma bateria de 12V, a tensão que era 15V será diminuída para 12V, caso permanecesse com a mesma corrente o sistema teria uma potência menor:
P = 12×2 = 24Watts, isso quer dizer que, caso utilize um controlador que somente controla a tensão de entrada e saída, o sistema não estará utilizando a potência máxima.
No caso do MPPT além de controlar a tensão de saída, ele também controla a corrente de saída, isso quer dizer que o objetivo sempre será manter a potência máxima mesmo com valores de tensão e corrente diferentes.
Utilizando os mesmos valores anteriores, ao carregar uma bateria o controlador MPPT irá receber 15V na entrada e irá manter a saída em 12V, a corrente gerada pelo sistema fotovoltaico era de 2A, neste caso o controlador irá aumentar a corrente para manter a potência máxima:
Antes: Tensão: 15V, Corrente: 2A e Potência 30W
Para calcular o novo valor de corrente é necessário utilizar a fórmula da potência:
P = VxI = 30 = 12 x I, neste caso o valor a ser identificado será a corrente.
I = 30/12 = 2,5A.
Isso quer dizer que a saída do controlador terá uma tensão de 12V, uma corrente de 2,5A para manter a potência máxima do sistema em 30W.
Diferença entre gerar uma potência maior e menor
Para carregar uma bateria é necessário gerar uma tensão do mesmo valor que utilizado na bateria e um fluxo de corrente elétrico, esse fluxo é a quantidade de elétrons por segundo que irão ser enviados para a bateria.
Quando a corrente gerada é maior, o tempo de carga da bateria é menor, isso quer dizer que caso esteja utilizando um sistema Off grid em que a carga da bateria é utilizada diariamente, o tempo de carga é algo que deve ser levado em consideração.
Controlador MPPT em sistema On grid
O controlador MPPT também é utilizado no sistema On grid com o objetivo de sempre manter a máxima potência do sistema.
O sistema fotovoltaico tem uma variação em sua eficiência de acordo com alguns aspectos como a temperatura e sombreamento, isso faz com que a potência diminua e não seja utilizada a máxima potência que o sistema fotovoltaico pode oferecer.
Para atingir a máxima potência o controlador MPPT identifica que houve uma variação no fornecimento do sistema fotovoltaico, com isso, é realizado o controle de saída, variando a tensão e a corrente, isso faz com que o sistema sempre permaneça funcionando com a máxima potência.
Outro ponto importante também é o ilhamento, no caso de uma variação muito grande na rede de energia pública, o controlador desliga e isola o sistema para não gerar impacto na rede elétrica.
Valores e projetos
O controlador MPPT é em média 30% mais eficiente em comparação com o controlador PWM, mas em contrapartida é em média o dobro do preço. A análise para a utilização deste equipamento em um projeto deve ser realizada levando em consideração as condições do ambiente em que as placas estão sendo instaladas, como a presença de sombreamento que gera a diminuição da potência do sistema e também a temperatura ambiente que caso seja maior que 25ºC a eficiência irá diminuir proporcionalmente.
O sistema que será utilizado também é muito importante, no caso se for On grid, Off grid ou híbrido, o modo de funcionamento será diferente para cada sistema de forma individual, porém sempre com o mesmo objetivo de manter a máxima potência do sistema.
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