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L'MPPT o il monitoraggio del punto di massima potenza è un algoritmo incluso nei regolatori di carica utilizzato per estrarre la massima potenza disponibile dal modulo fotovoltaico in determinate condizioni. La tensione alla quale il modulo fotovoltaico può produrre la massima potenza è chiamata punto di massima potenza (o tensione di potenza di picco). La potenza massima varia in base alla radiazione solare, alla temperatura ambiente e alla temperatura della cella solare.
Perché scegliere MPPT?
Maggiore raccolta di energia
I controller MPPT gestiscono tensioni di array superiori a quella della batteria e aumentano la raccolta di energia dai pannelli solari dal 5 al 30% rispetto ai controller PWM, a seconda delle condizioni climatiche.
La tensione operativa e l'amperaggio dell'array vengono regolati durante il giorno dal controller MPPT in modo da massimizzare la potenza in uscita dell'array (amperaggio x tensione).
Meno restrizioni sui moduli
Poiché i controller MPPT gestiscono gli array a tensioni superiori alla tensione della batteria, possono essere utilizzati con una più ampia varietà di moduli solari e configurazioni di array. Inoltre, possono supportare sistemi con fili di dimensioni inferiori.
Supporto per array di grandi dimensioni
I controller MPPT possono supportare array di grandi dimensioni che altrimenti supererebbero i limiti massimi di potenza operativa del controller di carica. Il controller lo fa limitando l'assorbimento di corrente dell'array durante i periodi del giorno in cui viene fornita un'elevata energia solare (di solito durante le ore centrali della giornata).
Come funziona il monitoraggio del punto di massima potenza?
È qui che entra in gioco l'ottimizzazione o il monitoraggio del punto di massima potenza. Supponiamo che la batteria sia scarica, a 12 volt. Un MPPT prende quei 17,6 volt a 7,4 A e li converte in modo che ciò che riceve la batteria sia ora 10,8 A a 12 volt. Adesso hai ancora quasi 130 watt e tutti sono contenti.
Idealmente, per una conversione di potenza al 100% si otterrebbero circa 11,3 amp a 11,5 volt, ma è necessario alimentare la batteria con una tensione più elevata per forzare l'ingresso degli ampere. E questa è una spiegazione semplificata: in realtà, l'uscita della carica MPPT il controller potrebbe variare continuamente per adattarsi al massimo degli amplificatori nella batteria.
Se guardi la linea verde, vedrai che ha un picco netto in alto a destra, che rappresenta il punto di massima potenza. Ciò che fa un controller MPPT è "cercare" quel punto esatto, quindi eseguire la conversione tensione/corrente per modificarlo esattamente in base a ciò di cui ha bisogno la batteria. Nella vita reale, quel picco si sposta continuamente con i cambiamenti delle condizioni di luce e del tempo.
In condizioni molto fredde un pannello da 120-watt è effettivamente in grado di produrre più di 130+ watt perché la potenza in uscita aumenta quando la temperatura del pannello diminuisce, ma se non si dispone di un modo per monitorare il punto di potenza , lo perderai. D'altra parte in condizioni molto calde, la potenza diminuisce: si perde potenza quando la temperatura aumenta. Ecco perché in estate ottieni meno guadagno.
Perché ho bisogno di un MPPT?
Gli MPPT sono più efficaci in queste condizioni: inverno e/o giornate nuvolose o nebbiose, quando è maggiormente necessaria la potenza extra.
Tempo freddo
I pannelli solari funzionano meglio a temperature fredde, ma senza un MPPT ne perdi la maggior parte. Il clima freddo è più probabile in inverno, il periodo in cui le ore di sole sono basse e hai maggiormente bisogno di energia per ricaricare le batterie.
Carica della batteria bassa
Minore è lo stato di carica della batteria, maggiore sarà la corrente immessa da un MPPT, un altro momento in cui è maggiormente necessaria la potenza extra. Puoi avere entrambe queste condizioni contemporaneamente.
Cavi lunghi
Se stai caricando una batteria da 12-volt e i pannelli sono a 30 metri di distanza, la caduta di tensione e la perdita di potenza possono essere considerevoli a meno che non utilizzi un cavo molto grande. Può essere molto costoso. Ma se si dispone di quattro pannelli da 12 volt collegati in serie per 48 volt, la perdita di potenza è molto inferiore e il controller convertirà l'alta tensione in 12 volt sulla batteria. Ciò significa anche che se si dispone di un pannello ad alta tensione che alimenta il controller, è possibile utilizzare un cavo molto più piccolo.
● In qualsiasi applicazione in cui il modulo fotovoltaico è una fonte di energia, il regolatore di carica solare MPPT viene utilizzato per correggere e rilevare le variazioni nelle caratteristiche corrente-tensione della cella solare e mostrate dalla curva iv.
● Il regolatore di carica solare MPPT è necessario per qualsiasi sistema di energia solare che necessiti di estrarre la massima potenza dal modulo fotovoltaico, costringe il modulo fotovoltaico a funzionare a una tensione vicina al punto di massima potenza per assorbire la massima potenza disponibile.
● Il regolatore di carica solare MPPT consente agli utenti di utilizzare il modulo fotovoltaico con una tensione di uscita superiore rispetto alla tensione operativa del sistema batteria.
Con un regolatore di carica solare MPPT, gli utenti possono collegare il modulo fotovoltaico a 24 o 48 V (a seconda del regolatore di carica e dei moduli fotovoltaici) e portare energia al sistema di batterie a 12 o 24 V. Ciò significa che riduce la dimensione del cavo necessaria mantenendo la piena potenza del modulo fotovoltaico.
● Il regolatore di carica solare MPPT riduce la complessità del sistema mentre l'output del sistema è ad alta efficienza. Inoltre, può essere applicato per l'utilizzo con più fonti di energia. Poiché la potenza in uscita dal fotovoltaico viene utilizzata per controllare direttamente il convertitore DC-DC.
● Il regolatore di carica solare MPPT può essere applicato ad altre fonti di energia rinnovabile come piccole turbine idrauliche, turbine eoliche, ecc.
Algoritmi per MPPT
Gli algoritmi per MPPT sono vari tipi di schemi implementati per ottenere il massimo trasferimento di potenza. Alcuni degli schemi più diffusi sono il metodo della conduttanza incrementale, il metodo dell'oscillazione del sistema, il metodo dell'alpinismo, il metodo dell'alpinismo modificato, il metodo della tensione costante. Altri metodi MPPT includono quelli che utilizzano l'approccio dello spazio degli stati con il convertitore di potenza di tracciamento che funziona in modalità di conduzione continua (CCM) e un altro che si basa su una combinazione di conduttanza incrementale e metodo di perturbazione e osservazione. L’energia estratta dalla fonte fotovoltaica tramite MPPT dovrebbe essere utilizzata da un carico o immagazzinata in qualche forma, ad esempio energia immagazzinata in una batteria o utilizzata per l’elettrolisi per produrre idrogeno per un uso futuro nelle celle a combustibile. In considerazione di ciò, i sistemi fotovoltaici collegati alla rete sono molto popolari in quanto non hanno alcun requisito di accumulo di energia poiché la rete può assorbire qualsiasi quantità di energia fotovoltaica tracciata.
Alcuni degli schemi MPPT popolari e più comunemente usati sono spiegati di seguito:
Il rapporto tra VMPP e Voc è una costante pari approssimativamente a {{0}}.78. Qui la tensione dell'array è rappresentata da VMPP e la tensione a circuito aperto è rappresentata da Voc. La tensione dell'array fotovoltaico rilevata viene confrontata con una tensione di riferimento per generare un segnale di errore che a sua volta controlla il ciclo di lavoro. Il ciclo di lavoro del convertitore di potenza garantisce che la tensione del campo fotovoltaico sia pari a 0,78 × Voc. Anche la Voc può essere determinata utilizzando un diodo montato sul retro dell'array (in modo che abbia la stessa temperatura dell'array). Una corrente costante viene alimentata nel diodo e la tensione risultante attraverso il diodo viene utilizzata come VOC degli array che vengono poi utilizzati per tracciare VMPP.
Metodo di arrampicata in collina
L'algoritmo più popolare è il metodo hill climbing. Si applica perturbando il ciclo di lavoro 'd' a intervalli regolari e registrando i valori di corrente e tensione dell'array risultanti, ottenendo così la potenza. Una volta nota la potenza, si effettua un controllo della pendenza della curva P-V o della regione operativa (regione della sorgente di corrente o della sorgente di tensione) e quindi la variazione di d viene effettuata in una direzione tale che il punto di funzionamento si avvicina al massimo punto di alimentazione sulla caratteristica della tensione di alimentazione.L'algoritmo di questo schema è descritto di seguito insieme all'aiuto di espressioni matematiche:
In una regione di sorgente di tensione, ∂PPV / ∂VPV > 0=d=d + δd (ovvero, incremento d)
Nella regione di origine corrente, ∂PPV / ∂VPV < 0=d=d - δd (ovvero, decremento d)
Al punto di massima potenza, ∂PPV / ∂VPV=0=d=d o δd=0 (ovvero, mantenere d)
Ciò significa che la pendenza è positiva e il modulo funziona nella regione di corrente costante. Nel caso in cui la pendenza sia negativa (Pnew < Pold) il ciclo di lavoro viene ridotto (d=d - δd), poiché la regione operativa in questo caso è la regione di tensione costante. Questo algoritmo può essere implementato utilizzando un microcontrollore.
Metodo della conduttanza incrementale
Nel metodo della conduttanza incrementale, il punto di potenza massima corrispondendo all'impedenza dell'array fotovoltaico con l'impedenza effettiva del convertitore riflessa attraverso i terminali dell'array. Mentre quest'ultimo viene regolato aumentando o diminuendo il valore del ciclo di lavoro. L’algoritmo può essere spiegato come segue:
Per la regione della sorgente di tensione, ∂IPV / ∂VPV > - IPV / VPV=d=d + δd (ovvero, incremento del ciclo di lavoro)
Per la regione di origine corrente, ∂IPV / ∂VPV < - IPV / VPV=d=d - δd (ovvero, decremento del ciclo di lavoro)
Al punto di massima potenza, ∂IPV / ∂VPV=d=d o δd=0
Metodo Mppt con conduttanza incrementale
I sistemi fotovoltaici off-grid utilizzano solitamente batterie per alimentare i carichi durante la notte. Sebbene la tensione del pacco batteria completamente carico possa essere vicina alla tensione massima del punto di alimentazione del pannello fotovoltaico, ciò non è vero all'alba quando avviene la scarica parziale della batteria. Ad una certa tensione inferiore alla tensione massima del pannello fotovoltaico, avviene la ricarica e questo disadattamento può essere risolto utilizzando un MPPT. Nel caso di un sistema fotovoltaico connesso alla rete, tutta la potenza erogata dai moduli solari verrà inviata alla rete. Pertanto, l'MPPT in un sistema fotovoltaico connesso alla rete cercherà sempre di far funzionare i moduli fotovoltaici al suo punto di massima potenza.
Applicazioni dei regolatori di carica solare MPPT
Il seguente sistema di installazione di base del pannello solare mostra l'importante regola del regolatore di carica solare e di un inverter. L'inverter (che converte l'energia CC proveniente sia dalle batterie che dai pannelli solari in alimentazione CA) viene utilizzato per collegare gli apparecchi CA tramite il regolatore di carica. D'altro canto, gli apparecchi CC possono essere collegati direttamente al regolatore di carica solare per fornire energia CC agli apparecchi tramite pannelli fotovoltaici e batterie di accumulo.
Un sistema di illuminazione stradale solare è un sistema che utilizza un modulo fotovoltaico per trasformare la luce solare in elettricità CC. Il dispositivo utilizza solo energia CC e include un regolatore di carica solare per immagazzinare CC nel vano batteria in modo che non sia visibile durante il giorno o la notte.
L'impianto solare domestico utilizza l'energia generata dal modulo fotovoltaico per alimentare elettrodomestici o altri elettrodomestici. Il dispositivo include un regolatore di carica solare per immagazzinare la corrente continua nel banco batterie e una tuta per l'utilizzo in qualsiasi ambiente in cui la rete elettrica non è disponibile.
Il sistema ibrido è costituito da varie fonti di energia per fornire energia di emergenza a tempo pieno o per altri scopi. Tipicamente integra un pannello solare con altri mezzi di generazione come generatori diesel e fonti di energia rinnovabile (generatore a turbina eolica e generatore idroelettrico, ecc.). Include un regolatore di carica solare per immagazzinare la corrente continua in un banco di batterie.
Il sistema di pompaggio dell'acqua solare è un sistema che utilizza l'energia solare per pompare acqua da serbatoi naturali e superficiali per la casa, il villaggio, il trattamento delle acque, l'agricoltura, l'irrigazione, l'allevamento e altre applicazioni.
Il regolatore di carica solare MPPT riduce al minimo la complessità di qualsiasi sistema mantenendo elevata la potenza del sistema. Inoltre, puoi usarlo con molte altre fonti di energia.
La nostra fabbrica
Zhejiang Hertz Electric Co., Ltd., fondata nel 2014, è un'impresa high-tech specializzata nello sviluppo, produzione, vendita e assistenza post-vendita, al servizio di produttori di apparecchiature di fascia media e alta e integratori di sistemi di automazione industriale. Facendo affidamento su apparecchiature di produzione di alta qualità e su rigorosi processi di test, forniremo ai clienti prodotti come inverter a bassa e media tensione, avviatori statici e sistemi di servocontrollo e soluzioni nei settori correlati.
L'azienda sostiene il concetto di "fornire agli utenti i migliori prodotti e servizi" per servire ogni cliente. Attualmente viene utilizzato principalmente per la metallurgia, l'industria chimica, la fabbricazione della carta, i macchinari e altre industrie.
Certificazioni
Domande frequenti
D: Cosa fa un MPPT?
D: Ho bisogno di MPPT o inverter?
D: Cos'è meglio MPPT o PWM?
D: Qual è il vantaggio di un controller MPPT?
D: Gli inverter hanno un MPPT integrato?
D: Ho bisogno di un MPPT per ciascun pannello solare?
D: Tutti gli inverter sono dotati di MPPT?
D: MPPT vale il costo aggiuntivo?
D: Devo collegare i miei pannelli solari in serie o in parallelo?
D: Qual è la durata di MPPT?
D: MPPT previene il sovraccarico?
D: Posso utilizzare MPPT senza inverter?
D: Quanti volt può gestire un controller di carica MPPT?
D: Cosa succede se un MPPT viene utilizzato senza batteria?
D: MPPT funziona meglio con l'alta tensione?
D: Perché viene utilizzato MPPT nei pannelli solari?
D: Come posso abbinare i miei pannelli solari a MPPT?
D: Quali sono i tipi di MPPT?
D: Quali sono le tecniche MPPT convenzionali?
D: Come posso controllare il mio MPPT?
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