Regolatori di carica MPPT

Che cos’è un regolatore di carica solare MPPT?

MPPT è un acronimo che sta per Maximum Power Point Tracking.
Vuol dire che il regolatore di carica è in grado di inseguire costantemente il punto di massima potenza che il pannello è in grado di erogare in quel momento, a seconda dell’irraggiamento solare.

Quali sono i principali vantaggi?

1) Maggior corrente di ricarica erogata alla batteria

I regolatori MPPT sono in grado di utilizzare tutta la potenza generata dal pannello per caricare la batteria, a differenza dei regolatori tradizionali PWM che inviano genericamente alla batteria la corrente generata dal pannello.

Per capire questo concetto, occorre innanzitutto specificare che la potenza di un pannello è il risultato della seguente moltiplicazione:
I (Corrente erogata dal pannello) x V (Tensione generata dal pannello)

La tensione di lavoro generata dal pannello è tipicamente intorno ai 16V-18V (non 12V, come la tensione di batteria). Il surplus di tensione evidenziato non viene considerato nei regolatori di tensione tradizionali mentre nei regolatori MMPT sì: vediamo come.

Ipotizziamo che la corrente generata da un pannello fotovoltaico sia, in una certa situazione, 3A: con un regolatore PWM tradizionale la corrente che viene trasferita alla batteria per la ricarica è pari a 3A.
Un regolatore MPPT analizza invece la potenza generata dal pannello (P = V x I, come detto prima), e considera quindi anche la tensione del pannello: se pertanto supponiamo che la tensione del pannello sia in quel momento 17V la potenza erogata dal pannello è 17V x 3A= 51W
Se la tensione di batteria è di 13V, considerando la massima potenza di 51W, la corrente di carica che verrà trasmessa alla batteria, è 51W/13V= 3,9 A.

Notiamo quindi che la batteria sarà caricata con una corrente pari a 3,9A con il regolatore MPPT, anziché 3A con un regolatore tradizionale, e la ricarica avverrà pertanto con una rapidità maggiore del 30%, a parità di pannello e di corrente erogata.
In pratica è come se utilizzassimo un pannello da 130W anziché uno da 100W, quindi il maggior costo di un regolatore MPPT viene bilanciato dal risparmio sul costo del pannello.

2) Ampio range di tensione in input

Fino a 100V, secondo i modelli: questa caratteristica genera ad esempio la possibilità di caricare una batteria 12V con un pannello progettato per lavorare a 24V, senza perdita di potenza. Riprendendo l’esempio di prima ipotizziamo di usare un pannello progettato per lavorare a 24V, che ha valori di tensione di lavoro tipici di 32V-36V (valore tipico per potenza pannello superiore a 160W). Vediamo che cosa accade con corrente erogata di 3A:
– la potenza erogata dal pannello è 32,2V x 3A=96,6W
– la corrente di carica della batteria corrispondente ad esempio a 12,1V di tensione della batteria è 96,6W/12,1V= 7,98 A

Notiamo come, con una corrente di 3A prodotta dal pannello a 34V, sia possibile caricare la batteria 12V con circa 8A, grazie al lavoro del regolatore MPPT.
Un regolatore classico PWM non avrebbe effettuato questo innalzamento di corrente limitandosi a trasferire i 3A generati dal pannello, il quale si sarebbe comportato come un pannello di metà potenza.

Anche in questo caso il maggior costo del regolatore MPPT viene bilanciato dal fatto che un pannello fotovoltaico da 300W sia meno costoso di 2 pannelli da 150W, ma che la corrente di carica alla batteria è la stessa.

Per approfondire:

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MPPT Maximum Power Point Tracking Wikipedia