Guía definitiva de MPPT VS. PWM

Tanto los controladores de carga MPPT como los PWM se utilizan con frecuencia cuando se emplea energía solar para recargar baterías. Los términos MPPT y PWM pueden resultarle familiares si le interesa la energía solar para edificios fuera de la red, campamentos o como respaldo de energía en el hogar.  

- Controlador de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT)

- Controlador de Modulación por Ancho de Pulso (PWM)

Al gestionar sistemas fotovoltaicos fuera de la red, la carga adecuada de la batería es un factor crucial a considerar. Por lo tanto, es mucho más crítico de lo que podría darse cuenta incluir el controlador de carga solar adecuado en su sistema. En esta página, descubrirá qué son MPPT y PWM, MPPT vs. PWM, y cómo seleccionar el mejor controlador de carga solar.

Qué son los controladores MPPT y PWM

Al controlar la cantidad y la velocidad de carga de sus baterías, el controlador de carga solar, ubicado entre la fuente de energía y el almacenamiento, evita la sobrecarga de las baterías. Además, evitan el agotamiento de la batería al apagar el dispositivo si la cantidad de energía almacenada cae por debajo del 50% de su nivel máximo y cargan las baterías al voltaje adecuado. Como resultado, se conserva la vida útil y la salud de las baterías.

Controlador de Carga Solar MPPT

Los controladores de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) suelen ser más caros que los controladores PWM porque son más eficientes y complicados. La electrónica permite a los controladores MPPT controlar el Voltaje de Máxima Potencia (Vmp) del panel solar. Nuestra serie Tracer 3210An tiene una eficiencia reportada del 98% gracias a esto, lo que ofrece un 5-25% más de eficiencia que el PWM.

Además, el uso de un controlador de carga MPPT cuando sus arreglos fotovoltaicos son más grandes es más económico porque a menudo operan a un voltaje mayor que sus baterías. Esto permite que el controlador capture más energía solar al convertir todo el voltaje excedente en corriente.

Controlador de Carga Solar PWM

En comparación con el MPPT, un controlador de carga PWM tiene una función de carga más simple. Debido a la simplificación del diseño de la función de carga, un controlador de carga PWM promedio solo tendrá una eficiencia del 75 al 80%, lo que significa que no convertirá todo el potencial de voltaje más alto del panel solar en corriente.

PWM es la abreviatura de Modulación por Ancho de Pulso. Los dispositivos de gestión de carga PWM pueden considerarse interruptores eléctricos entre baterías, que pueden encenderse y apagarse rápidamente. Como resultado, las baterías se pueden cargar al voltaje especificado. Una reducción gradual de la corriente de carga ocurrirá a medida que las baterías se carguen.

MPPT VS. PWM: Qué Diferencias

Todos usarían controladores MPPT si la maximización de la capacidad de carga fuera la única consideración al elegir un controlador solar. Sin embargo, las dos tecnologías son distintas y cada una tiene beneficios únicos. Con respecto a MPPT vs. PWM, la elección se basa en las características del sitio, los componentes del sistema, el tamaño del arreglo y el costo.

MPPT VS. PWM: Apariencia

Tanto los controladores MPPT como los PWM incluyen conectores eléctricos para conectar las baterías y los paneles solares, y se ven muy similares. Ambos también tienen luces LED para verificar cómo funcionan las cosas. El tamaño y el peso de los controladores de carga MPPT son mayores. Debido a que no requieren grandes bobinas convertidoras de CC-CC, los controladores de carga PWM suelen ser más pequeños.  

MPPT VS. PWM: Principio de Funcionamiento

La tecnología del controlador MPPT es más avanzada y efectiva. El controlador de carga MPPT convierte la energía de alto a bajo voltaje utilizando un convertidor CC a CC. Para suministrar siempre a las baterías el punto de máxima potencia, monitorea el punto de máxima potencia que el arreglo solar puede producir y equilibra el voltaje y la corriente según la ecuación P = V x I. El voltaje será igual al banco de baterías, como se muestra en la imagen a continuación, pero la corriente aumentará.

1. El voltaje de circuito abierto (Voc) del panel debe ser inferior al valor permitido.
2. Para que el controlador "se active", el VOC debe ser superior al "voltaje de arranque".
3. La corriente máxima de cortocircuito del arreglo (Isc) debe estar dentro del rango predeterminado.
4. La potencia máxima del arreglo: algunos controladores permiten que esto sea "sobredimensionado", por ejemplo, el Redarc Manager 30 puede tener hasta 520 W conectados.

El controlador PWM actúa como un interruptor eléctrico para conectar directamente las baterías y el panel solar. Cuando la batería necesita cargarse, el interruptor puede abrirse y cerrarse a intervalos predeterminados. Cuando se completa el interruptor, el voltaje del arreglo fotovoltaico se ve obligado a coincidir con el voltaje de la batería. Por lo tanto, la utilización de un controlador PWM dará como resultado una potencia de salida significativamente reducida. El voltaje se concentra en el diagrama siguiente para que coincida con el voltaje de la batería, pero la corriente permanece sin cambios. Esto se debe a la necesidad de ajuste de corriente del PWM.

1. Cuando el modo del cargador se establece en carga masiva, el interruptor está ENCENDIDO.
2. Para mantener el voltaje de la batería en el voltaje de absorción, el interruptor se "mueve" ENCENDIDO y APAGADO según sea necesario.
3. Una vez completada la absorción y el voltaje de la batería alcanza el voltaje flotante, el interruptor se APAGA.
4. Para mantener el voltaje de la batería en el voltaje flotante, el interruptor se "mueve" nuevamente ENCENDIDO y APAGADO según sea necesario.

MPPT VS. PWM: Temperatura

El sistema fotovoltaico se calienta más cuando el sol incide sobre el panel solar. El voltaje de circuito abierto y de punto de máxima potencia disminuyen cuando un panel calentado por el sol se calienta, pero la corriente permanece constante.

Un controlador MPPT puede extraer más energía de un arreglo solar a temperaturas más frías que un modelo PWM, ya que el voltaje de operación en el punto de máxima potencia en las Condiciones Estándar de Prueba (25°C) es aproximadamente 20V, y el voltaje de la batería es de aproximadamente 13.5V. En temperaturas frías, un controlador MPPT puede generar hasta un 20-25% más que un controlador PWM.

Un controlador PWM, por el contrario, no puede cambiar ni el voltaje ni la corriente porque la tecnología de modulación por ancho de pulso satisface el bajo voltaje de la batería y la corriente correspondiente en la curva I-V.

MPPT VS. PWM: Costos

Los controladores de carga PWM cuestan poco dinero. Varios PWM económicos están disponibles en línea por $15-25. Sin embargo, al comprar uno, "caveat emptor" está indudablemente en vigor. Los mejores comienzan en alrededor de $40 a $50. Sin embargo, el precio de los controladores de carga MPPT más efectivos puede oscilar entre $80 y $500, dependiendo del voltaje y la corriente (A) nominales. El costo jugará un papel importante en su elección.

MPPT VS. PWM: Sombreado de paneles

La curva P-V tiene solo un punto de máxima potencia (MPP) cuando un arreglo solar funciona con una radiación solar distribuida uniformemente sobre su superficie. Los árboles, las nubes u otros objetos pueden bloquear algunos rayos solares en exteriores. Los controladores MPPT pueden rastrear los diversos puntos de máxima potencia que produce la sombra parcial y establecer el MPP más alto como punto de operación. Sin embargo, el funcionamiento fundamental de un PWM no puede manejar este escenario.

MPPT VS. PWM: Voltaje de FV o de la batería

Con ambos tipos de controladores de carga, para que la batería se cargue, el voltaje fotovoltaico debe ser mayor que el voltaje de la batería. Independientemente de las diferencias de voltaje fotovoltaico y de batería, los controladores de carga MPPT funcionan de manera efectiva. Por ejemplo, con un MPPT, un arreglo solar de 36 V puede cargar eficazmente una batería de 12 V.

Cuando el voltaje del panel solar, o el voltaje FV entrante, está cerca del voltaje de la batería, los controladores de carga PWM funcionan de manera óptima. Con múltiples PWM, un arreglo solar de 12 V y una batería de 12 V proporcionan la configuración óptima. Un controlador de carga PWM será menos efectivo, con una discrepancia más significativa entre el voltaje FV y de la batería.

MPPT VS. PWM: Conexiones en serie vs. en paralelo

Pero el cableado en serie no siempre es la mejor opción. Por ejemplo, el cableado en paralelo es funcional cuando los paneles están expuestos con frecuencia a diversas condiciones de iluminación. Puede conectar más paneles solares en serie con MPPT, ya que casi invariablemente tienen límites de voltaje fotovoltaico más grandes que los PWM. Por ejemplo, 100 voltios es un límite de voltaje fotovoltaico típico para MPPT. Como el voltaje de circuito abierto (Voc) de muchos paneles solares comunes de 12V 100W es de aproximadamente 22V, podría conectar en serie hasta 4 sin exceder este límite.

Normalmente, debe conectar varios paneles solares en paralelo cuando los conecta a un PWM. Esto se debe a que muchos PWM solo admiten uno o dos paneles solares de 12 V conectados en serie debido a las limitaciones de bajo voltaje fotovoltaico (por ejemplo, 25 V o 50 V).

MPPT VS. PWM: Pros y contras

Las funciones de los controladores de carga MPPT y PWM en un sistema de energía solar son idénticas. Para su comodidad, creamos una lista de MPPT vs. PWM pros y contras.

Cómo Elegir Su Controlador de Carga Solar

Ahí lo tiene, una comparación característica por característica de MPPT vs. PWM. El cargador PWM todavía tiene su lugar, pero el controlador de carga MPPT es mejor que el controlador de carga PWM.  

1. Controlador de Carga MPPT: La mejor opción para propietarios de negocios que buscan un controlador que pueda manejar trabajos difíciles (suministro de energía para el hogar, energía solar para vehículos recreativos, embarcaciones, energía solar híbrida y estación de energía fuera de la red). Debido a sus potentes capacidades, puede ayudarlo a ahorrar dinero al reducir otros gastos y obtener mucha energía.

2. Controlador de Carga PWM: Funciona mejor para aplicaciones de energía fuera de la red de pequeña escala con mucho dinero y poca necesidad de funcionalidad adicional. El controlador PWM es la mejor opción si solo necesita un controlador de carga simple y asequible para un sistema de iluminación modesto que no pretende satisfacer las expectativas de los demás.

Por qué elegir MPPT sobre PWM

Existen numerosos beneficios al seleccionar un controlador de carga solar MPPT como el componente perfecto de su sistema fotovoltaico.  

1. Más energía: Dependiendo del clima, los controladores MPPT aumentan la recolección de energía de los arreglos solares entre un 5 y un 30% en comparación con los controladores PWM al operar los voltajes del arreglo por encima del voltaje de la batería.

2. Menos restricciones de módulos: Debido a que los controladores MPPT operan arreglos a voltajes más altos que el voltaje de la batería, se puede emplear una gama más completa de módulos solares y diseños de arreglos. También pueden acomodar sistemas con diámetros de cable más pequeños.

Arreglos solares: A diferencia de los controladores PWM, los controladores MPPT pueden admitir arreglos más grandes que, de otro modo, excederían las restricciones de potencia operativa máxima del controlador de carga. El controlador logra esto al restringir el consumo de corriente del arreglo cuando la producción de energía solar es máxima, a menudo al mediodía.

Crédito de la imagen: www.off-grid-systems.de

Jackery con el mejor controlador de carga solar MPPT

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 Nota: Hemos calculado el tiempo de funcionamiento de los aparatos utilizando fórmulas matemáticas y el tiempo real puede variar. 

Preguntas frecuentes sobre MPPT vs. PWM

A continuación, se presentan las preguntas frecuentes sobre MPPT vs PWM:

1. ¿Por qué MPPT es mejor que PWM?

El controlador MPPT es más recomendable que el controlador PWM en términos de calidad, características adicionales, relación inversión-rendimiento y otras variables. Varios controladores MPPT tienen controles remotos Bluetooth, lo que permite a los usuarios leer y ajustar el controlador a distancia.

2. Para el controlador de carga solar, ¿cuál es mejor?

No importa cómo funcionen PWM o MPPT, el objetivo es controlar la corriente que fluye de la fuente de energía (un conjunto solar) a la batería para evitar que esta se sobrecargue. Ya sea que elija MPPT o PWM, seleccione un cargador de una marca conocida, de calidad superior y con numerosas críticas positivas; ¡Jackery es una elección perfecta!

3. ¿Vale la pena el controlador MPPT para un sistema de panel de 12 V?

Para sistemas que utilizan paneles de 12 voltios, un controlador MPPT es una buena elección. MPPT ofrece muchas ventajas, incluida una mayor eficiencia de transferencia de energía en comparación con los controladores de carga PWM. Alternativamente, puede seleccionar un generador solar portátil que combine paneles solares con fuentes de energía; en términos de eficiencia de conversión y calidad, el Jackery podría ser el mejor.

Consideraciones finales

En conclusión, antes de seleccionar un controlador de carga solar, debe verificar sus operaciones, las condiciones, las funciones que necesitará y su presupuesto. Esta página compara MPPT vs. PWM para ayudarle a decidir qué tipo de controlador de carga necesita. Antes de comprar su controlador de carga, asegúrese de tener en cuenta los aspectos anteriores. Además, Jackery le ayuda a construir su sistema solar con los mejores controladores de carga MPPT en sus estaciones de energía portátiles.