Controladores de carga solar: qué son, por qué necesita uno y costo (2023)

Oct 22, 2023

Un controlador de carga solar regula el voltaje y la corriente cuando utiliza paneles fotovoltaicos para cargar una batería. Sin este dispositivo, sus baterías se dañarían por sobrecarga.

Los controladores de carga solo se requieren en sistemas solares fuera de la red. No son necesarios en sistemas conectados a la red, ya que el inversor envía el exceso de energía a la red automáticamente. Si bien el precio de un controlador de carga solar puede oscilar entre $ 20 y $ 500, es importante tener en cuenta que un sistema fuera de la red tiene un costo general más alto que uno conectado a la red. Las mejores empresas de energía solar te aconsejarán si lo necesitas y se asegurarán de que todo esté configurado correctamente.

Si conecta una batería directamente a los paneles solares de su hogar, no hay ningún dispositivo que controle el proceso de carga. En este caso, lo más probable es que su batería se dañe debido al exceso de voltaje y corriente. Un controlador de carga solar o regulador solar cumple tres funciones importantes:

Un controlador de carga se puede describir como un cargador de batería inteligente, y este dispositivo es muy importante cuando se carga una batería con paneles solares. Su salida de voltaje y corriente varía según la luz solar, y las baterías necesitan una entrada estable y controlada.

La función principal de los controladores de carga solar es regular la carga de la batería, pero también pueden brindar protección eléctrica al:

Los controladores de carga solar solo son necesarios en sistemas aislados. La mayoría de los sistemas solares domésticos están conectados a la red y, en este caso, no se necesita un controlador de carga.

La configuración de un sistema de energía solar con un banco de baterías cambia según el tipo de inversor. Puede usar un inversor híbrido, que se conecta a los paneles solares y las baterías simultáneamente, o puede tener un inversor solar y un inversor de batería separados. En ambos casos, el inversor tiene una función de controlador de carga incorporada y no necesita un dispositivo separado.

Los controladores de carga solar se pueden clasificar en dos tipos principales: controladores de modulación de ancho de pulso (PWM) y controladores de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

Los controladores de carga solar PWM son más simples y asequibles, pero también menos eficientes. Los controladores PWM reducen su salida de corriente gradualmente a medida que se carga la batería. Una vez que la batería alcanza el 100 % de carga, el controlador puede mantenerla llena proporcionando pequeñas cantidades de energía sin sobrecargarla.

Los controladores de carga PWM están diseñados para usarse con paneles solares que coincidan con el voltaje de la batería. Por ejemplo, si desea cargar una batería de 12 V, también necesita módulos fotovoltaicos con una potencia nominal de 12 voltios.

Según EnergySage, puede esperar pagar entre $ 15 y $ 125 por un controlador de carga solar PWM, donde el precio depende de la potencia nominal y el amperaje. Los controladores PWM tienen una eficiencia típica de menos del 80%.

Pros y contras

Los controladores de carga solar MPPT también se conocen como convertidores CC a CC inteligentes y son más avanzados que los controladores PWM. Un controlador de carga MPPT puede combinar un sistema de batería con paneles solares de mayor voltaje.

Según EnergySage, puede esperar pagar entre $ 28 y $ 324 por un controlador de carga solar MPPT. Los mejores controladores MPPT pueden alcanzar una eficiencia superior al 95%.

Como ejemplo rápido, suponga que un panel solar pequeño funciona a 36 voltios y 10 amperios, proporcionando 360 vatios de potencia. Usando un controlador de carga PWM, no puede usar esta salida de energía para cargar una batería de 12V. Sin embargo, un controlador de carga MPPT puede reducir el voltaje a 12 V mientras aumenta la corriente a 40 amperios, lo que hace posible la carga.

Pros y contras

+ Puedes cargar baterías con paneles solares de mayor voltaje

+ Hasta un 20 % más eficiente que los controladores de carga PWM

– Puede manejar potencias más altas de manera eficiente

– La tecnología MPPT es más cara

– La instalación es más compleja

– Menos eficiente en sistemas menores de 170W

Antes de comprar un controlador de carga, debe verificar cuidadosamente sus especificaciones técnicas. Si hay una discrepancia entre su controlador de carga y sus paneles solares y baterías, su sistema no funcionará e incluso puede dañar los componentes.

Su controlador de carga debe ser compatible con el voltaje de salida suministrado por los paneles solares y el voltaje de entrada requerido por la batería. Estos voltajes son iguales cuando usa un controlador PWM, pero el voltaje del panel solar puede ser mayor cuando usa un controlador MPPT.

Como en cualquier sistema eléctrico, también se necesita compatibilidad actual entre componentes. Su controlador de carga no debe exceder la corriente de entrada nominal de su batería y debe poder manejar la corriente más alta posible de la matriz solar. Por ejemplo, si su sistema de batería tiene una corriente máxima de 30 amperios, no debe usar un controlador de carga de 40 amperios.

Los controladores de carga que se utilizan para los sistemas de energía renovable, como los paneles solares y las turbinas eólicas, a menudo están equipados con una carga de desvío, que se utiliza para descargar el exceso de energía una vez que la batería está completamente cargada.

Muchos controladores de carga incluyen una pantalla LCD donde puede verificar los parámetros de funcionamiento o un módulo Bluetooth que permite monitorear a través de un teléfono inteligente. Lo ideal es buscar un controlador de carga capaz de mostrar sus condiciones de funcionamiento.

Las altas temperaturas pueden reducir en gran medida la vida útil de la batería, pero los mejores controladores de carga tienen una función de compensación de temperatura. Supervisan la batería con un sensor de temperatura y reducen el voltaje de carga según sea necesario para evitar el sobrecalentamiento.

La eficiencia de su controlador de carga es una métrica importante, ya que determina la cantidad de energía solar que se convierte en carga de batería. Los controladores de carga MPPT pueden alcanzar una eficiencia de carga superior al 95 %, pero son más caros. Los controladores de carga PWM generalmente tienen menos del 80% de eficiencia, pero también son más asequibles.

Los controladores de carga solar no son muy caros por sí solos. Incluso un controlador MPPT de alta calidad puede costar solo unos pocos cientos de dólares, lo que lo convierte en uno de los componentes más baratos de un sistema solar fuera de la red. Sin embargo, el costo total de un sistema fuera de la red suele ser mucho más alto que uno que está conectado a la red, potencialmente por decenas de miles de dólares.

La dificultad de instalar un controlador de carga puede variar según el producto específico que compre y el tamaño de su sistema. Algunos controladores de carga tienen un diseño plug-and-play simple, lo que significa que solo necesita conectar paneles solares y baterías de voltaje y corriente nominales coincidentes.

Sin embargo, si necesita un gran sistema solar fuera de la red para un hogar, se recomienda encarecidamente una instalación solar profesional. Las clasificaciones de potencia y corriente involucradas son más altas, y los proyectos de bricolaje pueden ser peligrosos.

Dado que los controladores de carga no tienen partes móviles, sus necesidades de mantenimiento son muy simples. Sin embargo, debe revisar el cableado con regularidad, ya que las conexiones sueltas crean resistencia eléctrica y calentamiento. Tener un controlador de carga con una pantalla LCD también es útil para fines de mantenimiento, ya que la pantalla le notificará cualquier problema que requiera atención.

Hay muchos proveedores de controladores de carga en el mercado, y se recomienda encarecidamente leer reseñas de productos antes de realizar su compra. Victron Energy y Renogy son ampliamente consideradas como dos de las mejores marcas:

Serie SmartSolar de Victron = Controladores MPPT de 12/24/36/48 V, 10–100 amperios

Serie Renogy Rover = 12/24/36/48 V, controladores MPPT de 20 a 100 amperios

Los controladores de carga solar son necesarios para cargar las baterías de forma segura en los sistemas solares fuera de la red. Se pueden usar con baterías de plomo-ácido y de litio, pero debe asegurarse de que sus valores nominales de voltaje y corriente coincidan.

Si planea instalar paneles solares en una casa que permanecerá conectada a la red, no es necesario un controlador de carga. Un inversor híbrido o un inversor de batería puede controlar el proceso de carga por sí mismo y el exceso de electricidad simplemente se envía a la red.

Tenga en cuenta que los sistemas solares domésticos fuera de la red son más caros que los sistemas conectados a la red. El costo típico de un sistema solar doméstico es de $15,000 a $20,000, y puede caer por debajo de $10,000 después de incentivos como el crédito fiscal federal. Sin embargo, un sistema solar fuera de la red puede superar los $50,000 ya que necesita baterías grandes y sistemas de control adicionales.

El tamaño del controlador de carga solar depende de la potencia total de su sistema de paneles solares y del tamaño de su batería. Necesita un controlador de carga capaz de manejar la salida de voltaje y corriente de sus paneles, mientras proporciona una entrada de voltaje y corriente adecuada para la batería.

Se recomiendan los controladores de carga MPPT si desea la máxima eficiencia de carga y para instalaciones fuera de la red más grandes con múltiples paneles.

Los controladores de carga PWM son menos eficientes, pero rentables para pequeños sistemas solares portátiles.

Tanto los controladores PWM como MPPT tienen ventajas y desventajas. Los controladores PWM son más asequibles, pero los controladores MPPT son hasta un 20 % más eficientes. Los controladores PWM son rentables en sistemas de bajo voltaje, mientras que los controladores MPPT se recomiendan para sistemas solares de más de 170 W.

Los dos tipos de controladores de carga solar son la modulación de ancho de pulso (PWM) y el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

david leonardo es ingeniero electromecánico, MBA, consultor energético y redactor técnico. Su experiencia en eficiencia energética y consultoría solar cubre sectores que incluyen la banca, la fabricación textil, el procesamiento de plásticos, la industria farmacéutica, la educación, el procesamiento de alimentos, el sector inmobiliario y el comercio minorista. También ha estado escribiendo artículos sobre temas de energía e ingeniería desde 2015.

Sabrina Lopez es un editor con más de seis años de experiencia escribiendo y editando contenido digital con un enfoque particular en servicios para el hogar, productos para el hogar y finanzas personales. Cuando no está trabajando en artículos para ayudar a los consumidores a tomar decisiones informadas, Sabrina disfruta de la escritura creativa y de pasar tiempo con su familia y sus dos loros.