El regulador de carga es el elemento que se encarga de regular tensiones e intensidades de carga de la batería. Controla la cantidad de energía que fluye entre los módulos fotovoltaicos y la batería. En principio existen dos tipos de reguladores de carga:
Reguladores PWM
Un regulador PWM es un regulador sencillo que actúa como un interruptor entre los módulos fotovoltaicos y la batería. Conectados a un regulador PWM, los módulos fotovoltaicos están forzados a trabajar a la tensión de la batería (por ejemplo cuando cargamos una batería a 13,5 V, los módulos también dan 13,5 V), lo que resulta en pérdidas de rendimiento respecto al punto de máxima potencia (MPP) de los módulos. En cuanto llegamos a la fase de absorción de la batería (para más información mire el apartado "baterías" dentro de la biblioteca), el regulador empieza a cortar parte de la posible producción de los módulos, modificando la anchura de los pulsos (es decir cortando muchas veces por segundo el contacto entre módulos y batería), para que no se sobrecargue la batería. Las ventajas de este tipo de regulador son la sencillez, reducido peso y el precio. La desventaja principal esla pérdida de rendimiento con respecto a reguladores MPPT, es decir un regulador PWM va a extraer menos energía de un campo fotovoltaico que un regulador MPPT, por lo cual se necesitan más módulos fotovoltaicos para sacar la misma producción.
Reguladores MPPT
Un regulador MPPT lleva incorporado un seguidor del punto de máxima potencia (Maximum Power Point Tracking = MPPT) y un convertidor CC-CC (transformador de corriente continua de más alta tensión a corriente continua de más baja tensión - para la carga de la batería). El MPPT se encarga de trabajar en la entrada de los módulos fotovoltaicos a la tensión que más conviene (para sacar la máxima potencia o para limitar la potencia en fases de "absorción" y "flotación" - para más información mire el apartado "baterías" dentro de la biblioteca). La imagen muestra las curvas U-I (tensión - intensidad) y U-P (tensión - potencia) de un módulo fotovoltaico típico para un sistema de 12 V:
El primer diagrama muestra el comportamiento de intensidad y tensión en el módulo fotovoltaico. Podemos observar que la intensidad, desde el rango típico de tensión de la batería (area gris), baja muy poco mientras la tensión es considerablemente más alta. Cuando multiplicamos intensidad (I) y tensión (U) para cada punto de la curva obtenemos la potencia (P) resultante para cada punto de trabajo. La curva en el segundo diagrama nos muestra la potencia en función de la tensión que nos da el módulo fotovoltaico. Se ve claramente que la potencia en el punto de máxima potencia, en el cual trabaja un regulador MPPT, es bastante mayor que la potencia que se obtiene en el rango de trabajo de un regulador PWM (el mismo rango de tensión que la batería).
Ventajas de un regulador MPPT frente a uno PWM:
- saca más rendimiento de los módulos fotovoltaicos
- permite emplear módulos fotovoltaicos que no se pueden emplear con reguladores PWM (por cuestiones de incompatibilidad de la tensión del panel con la de la batería)
- permite tarbajar a mayor tensión en el campo fotovoltaico disminuyendo caídas de tensión respectivamente permitiendo emplear cables de menor sección
¿Cómo elegir el regulador adecuado?
Según aplicación, potencia, distancias y tipo de módulos disponibles etc. puede ser ventajoso emplear un regulador MPPT o uno PWM. En general se puede decir que cuanto mayor la potencia del campo fotovoltaico, más conviene un regulador MPPT. En todo caso es recomendable que el regulador lleve sonda de temperatura (para ajustar la tensión de carga a la temperatura de la batería - ya que la tensión de la batería varía con la temepratura) y que permita programar/ajustar las tensiones de carga a la batería que se emplea (según tipo de batería y fabricante puede haber diferencias en las tensiones recomendadas de carga).