Jak dobrać panel fotowoltaiczny do regulatora solarnego PWM i MPPT

Panele fotowoltaiczne to element generujący energię elektryczną. Wyróżnia się panele nisko- oraz wysokonapięciowe. Dostępne są dwie techniki ich łączenia - szeregowe oraz równoległe, pozwalające osiągnąć odmienne rezultaty. Chociaż zawsze następuje sumaryczny wzrost mocy, zmiany dotyczą napięcia oraz natężenia dostarczanego prądu:
 

• Połączenie szeregowe powoduje wzrost napięcia prądu, bez wpływu na natężenie (amperaż)
• Połączenie równoległe powoduje wzrost natężenia prądu (amperażu), bez wpływu na napięcie

Jak dobrać panel słoneczny do regulatora solarnego?

Sposób, w jaki połączono panele słoneczne ma wpływ na to, jaki rodzaj regulatora można wykorzystać. Nawet jeżeli pozornie wydaje nam się, że panel pasuje do posiadanego regulatora, koniecznie trzeba sprawdzić specyfikację techniczną, a przed instalacją poznać najważniejsze fakty dotyczące funkcjonowania instalacji. Po prawidłowego montażu układu fotowoltaicznego niezbędne jest poznanie podstawowych pojęć, takich jak Wat, napięcie oraz prąd. 
 

Wat (W) to jednostka mocy, która określa jaką ilość energii panele PV mogą wyprodukować. Dla panelu o mocy 100W pracującego w optymalnych warunkach przez 1 godzinę wytworzona moc jest szacunkowo równa 100Wh (bez odliczania strat). 
 

Napięcie prądu wyrażane jest w Voltach (V) i jest to składnik mocy wyrażonej w Watach (Czytaj więcej na: Prąd (A), Waty (W), Ah (Amperogodziny) - Co trzeba o nich wiedzieć?). Powszechnie wykorzystywanym wzorem jest tu 1 W = 1 V × 1 A. Panele fotowoltaiczne mogą produkować prąd o niskim (do 22V) lub wysokim napięciu (do 60V).

Natężenie prądu wyrażane jest w Amperach (A). Generalnie dla ograniczania strat energetycznych w instalacji fotowoltaicznej dąży się do uzyskania niskiego natężenia prądu a wysokiego napięcia. Z tego względu najczęściej spotykane jest łączenie paneli słonecznych w sposób szeregowy. 
 

Różnicę w stratach można ukazać na przykładzie przewodu o długości 20 metrów, dostarczającego prąd generowany przez panele PV:

• Jeśli napięcie jest wysokie (70-100V), straty są niewielkie
• Jeśli napięcie jest niskie (~20V), straty na oporze i odległości mogą być równe nawet 50% generowanego prądu

Jak dobrać panele słoneczne do regulatora PWM?

Tego rodzaju regulator ładowania ma dwa istotne parametry, które należy uwzględnić - maksymalny natężenie prądu ładowania (A) oraz maksymalne napięcie (V). Najczęściej spotykane są maksymalne wartości 30V (akumulatory 12V) oraz 50V (akumulatory 24V). 
 

Dobierając panele PV nie należy przekraczać maksymalnych wartości, podanych w specyfikacji technicznej oraz instrukcji obsługi. Renomowani producenci (np. Victron Energy) limitują te parametry, a także moc podawaną w Watach. Dla regulatorów PWM polecanym łączeniem jest połączenie równoległe, aby wzrostowi uległo jedynie natężenie prądu, a nie jego napięcie. 
 

Jak dobrać panele fotowoltaiczne do regulatora MPPT?

Również w tym przypadku musimy zwrócić uwagę na określone przez producenta maksymalne wartości dla napięcia prądu. Istotny jest wskaźnik dopuszczalnej mocy łącznej paneli PV dla określonego napięcia akumulatora. Korzystając z regulatorów MPPT nie powinno się przekraczać granicy 90% maksymalnego napięcia podanego przez producenta, uwzględniając wzrost napięcia na panelach, obserwowany w miesiącach zimowych.
 

Istotnym czynnikiem jest również maksymalna łączna moc paneli dla napięcia akumulatora żelowego. Nie można przekraczać tej wartości Na przykład moduł dla Victron Energy 75V/10A/145W nie może przekraczać napięcia 75V i mocy 145W. 

Czytaj również:   Jak dobrać panel fotowoltaiczny do akumulatora?
 

Co się dzieje, gdy te górne wartości zostaną przekroczone? Jeśli chodzi o wzrost na poziomie 10-20% nie powinno stać się nic złego. Większe przekroczenia najczęściej powodują włączenie zabezpieczenia przeciwprzepięciowego i unieruchomieniem regulatora aż do czasu spadku napięcia. W tańszych i kiepskich jakościowo jednostkach może dojść do ich bezpowrotnego uszkodzenia. Przewymiarowanie o więcej niż 20% prowadzi do problemów takich jak przegrzanie, a nawet stopienie regulatora. 
 

Wiele osób inwestujących w panele fotowoltaiczne zastanawia się, które rozwiązanie jest lepsze - regulator PWM czy regulator MPPT?

Wszystko wskazuje na to, że efektywniejszy jest regulator MPPT. Taki układ zapewnia wydajność paneli na wysokim poziomie (20-30%) nawet w bezsłoneczne i deszczowe dni oraz w częściowym zacienieniu. 
 

Układy MPPT są droższe od PWM, niekiedy nawet dwukrotnie. Czynniki ekonomiczne sprawiają, że niektórzy skłaniają się ku regulatorom PWM. Nie jest to rozwiązanie złe, ale dla wysokiej efektywności wymaga pełnego nasłonecznienia.